Dichiarare chiaramente l'obiettivo del trattamento termico e assicurarsi che soddisfi le esigenze dell'attrezzatura energetica.
Varie tipi di apparecchiature energetiche hanno requisiti di prestazione vari per le parti metalliche. Ad esempio, le parti del vaso di pressione del reattore di una centrale nucleare devono essere forti, resistenti alla corrosione e resistenti alle radiazioni. Le parti del cambio di una turbina eolica devono essere robuste, resistenti all'usura e resistenti. È importante assicurarsi che l'attrezzatura energetica abbia chiari requisiti di prestazione per i componenti stampati prima di ottimizzare il trattamento termico. Quindi, una strategia di trattamento termico dovrebbe essere effettuata in base a queste informazioni.
Lo scopo del trattamento termico per le parti che devono essere molto forti è di solito rendere i grani e aumentare il numero di dislocazioni, il che rende il materiale più forte sia nella resa che nella resistenza alla trazione. Ad esempio, il giusto trattamento con soluzione e il trattamento dell'invecchiamento possono diffondere uniformemente elementi in lega in tutta la matrice e creare piccoli precipitati, il che rende il materiale più forte. Il trattamento termico dovrebbe concentrarsi sull'adattarsi dello stress residuo, rendere il tessuto più coerente ed evitare fasi e crepe fragili per le parti che devono essere difficili.
Scegli il giusto tipo di tecnica di trattamento termico
Processo di ricottura
La ricottura a sollievo da stress, la ricottura completa e la ricottura isotermica sono tutti i tipi di trattamento termico che sono spesso impiegati su articoli stampati in metallo 3D. Lo scopo principale della ricottura di sollievo dallo stress è quello di sbarazzarsi di qualsiasi stress residuo che è stato lasciato dal processo di stampa e impedire alle parti di piegarsi o di rottura mentre vengono utilizzate. Alcuni grandi pezzi strutturali stampati in 3D in metallo, come le porzioni della camera di combustione delle turbine a gas, a volte hanno molte sollecitazioni residue dopo la stampa. Questo è comune nelle apparecchiature energetiche. Il trattamento di ricottura di riduzione dello stress può ridurre le tensioni residue a un livello di sicurezza. Con la ricottura completa, la struttura dell'oggetto stampato può essere completamente ricristallizzata e i cereali possono essere resi omogenei ed equiax. Questo rende il materiale più flessibile e robusto. Alcuni materiali in lega possono essere isotermicamente ricotti. Mantenere la temperatura stabile rende la microstruttura cambia in modo più uniforme e migliora le caratteristiche del materiale.
Terapia della soluzione e trattamento dell'invecchiamento
La procedura del trattamento con soluzione solida prevede il riscaldamento dei componenti stampati a temperature molto elevate in modo che gli elementi in lega possano dissolversi completamente nella matrice. Quindi, le parti vengono rapidamente raffreddate per creare una soluzione solida sovrasaturata. L'obiettivo dell'invecchiamento è di conservare gli elementi in lega nella soluzione solida supersaturata a una temperatura più bassa, il che li fa formare piccoli precipitati. Questo rende il materiale più forte e più difficile. Quando le parti metalliche di stampa 3D per attrezzature energetiche aerospaziali, come le lame di turbine per i motori dell'aereo, viene comunemente utilizzata una combinazione di trattamento della soluzione e trattamento dell'invecchiamento per rendere le lame più forti e in grado di resistere meglio alle alte temperature.
Trattamento del tempra e del temperamento
L'estinzione è il processo di riscaldamento dei materiali stampati per una determinata temperatura, mantenendoli lì per un determinato periodo di tempo, quindi raffreddarli rapidamente per ottenere una struttura martensitica. Questo rende i materiali più difficili e più forti. Il temperamento è il processo di riscaldamento del materiale a una temperatura più bassa dopo l'estinzione, tenendolo per un po 'e quindi raffreddarlo per sbarazzarsi dello stress dall'estinzione e cambiare la durezza e la tenacità. L'estinzione e il temperamento sono modi standard per trattare le parti stampate in 3D in metallo per attrezzature energetiche che devono essere molto difficili e resistenti, come le parti degli utensili per le attrezzature per la perforazione petrolifera.
Controllando correttamente i parametri del trattamento termico
Temperatura del calore
La temperatura durante il riscaldamento è uno dei fattori più critici nel processo di trattamento termico. Materiali e modi diversi per il trattamento del calore necessitano di temperature diverse per riscaldarsi. Ad esempio, la temperatura per i componenti in lega di titanio di ricottura di stress generati con la stampa 3D in metallo è normalmente tra 500 e 650 gradi Celsius. La temperatura per il trattamento della soluzione, d'altra parte, dipende dalla composizione della lega e di solito è compresa tra 800 e 1000 gradi Celsius. Se la temperatura di riscaldamento è troppo bassa, il trattamento termico non funzionerà come previsto. Se la temperatura di riscaldamento è troppo elevata, il materiale potrebbe surriscaldarsi, bruciare troppo o persino avere difficoltà come la crescita del grano e la perdita di prestazioni. Pertanto, in base alle proprietà del materiale e alle esigenze del trattamento termico, è importante controllare attentamente la temperatura di riscaldamento.
È ora di trattenere
Il tempo di isolamento è per quanto tempo il materiale stampato rimane alla temperatura di riscaldamento. La durata del tempo trascorso isolante cambierà quanto e quanto uniformemente l'organizzazione cambia. In generale, se il periodo di isolamento è troppo breve, il cambiamento organizzativo non sarà sufficiente per raggiungere le prestazioni target. Se il tempo di isolamento è troppo lungo, potrebbe causare crescita del grano e ridurre le prestazioni del materiale. Ad esempio, quando invecchia 3D - parti in lega di alluminio, la durata di mantenimento deve essere gestita con cura in base alla composizione della lega e alla temperatura alla quale è invecchiata per ottenere le migliori dimensioni e distribuzione dei precipitati.
Tasso di raffreddamento
La velocità con cui il materiale si raffredda ha anche un grande effetto sul trattamento termico. Sono necessarie diverse velocità di raffreddamento per diverse tecniche di trattamento termico. Ad esempio, la struttura martensitica deve raffreddare rapidamente durante il trattamento di tempra, mentre la struttura deve raffreddare lentamente durante il trattamento di ricottura per incoraggiare la ricristallizzazione e l'omogeneità. Quando si tratta di calore gli articoli stampati in 3D in metallo, è possibile gestire la velocità di raffreddamento scegliendo il giusto supporto e le procedure di raffreddamento. Ad esempio, l'allenamento dell'acqua può raffreddare rapidamente le cose, mentre il raffreddamento del forno o il raffreddamento dell'aria possono raffreddare le cose più lentamente.
Utilizzo della moderna tecnologia di rilevamento per tenere d'occhio i processi e vedere quanto funzionano bene
Misurare lo stress residuo
Una delle cose più critiche che determinano quanto funzionano bene le parti stampate in metallo 3D è lo stress residuo. È necessario utilizzare metodi moderni per rilevare lo stress residuo, tale diffrazione di raggi di X -, per tenere d'occhio lo stress residuo dei materiali stampati in tempo reale in diversi punti durante il processo di trattamento termico. Le variazioni dello stress residuo possono essere monitorate in modo che i parametri di trattamento termico possano essere modificati rapidamente per assicurarsi che lo stress residuo sia completamente rimosso.
Guardando la microstruttura
Le qualità dei materiali si basano sulla loro microstruttura. Utilizziamo microscopi metallografici, microscopi elettronici a scansione e altri strumenti per esaminare la microstruttura del calore - parti stampate trattate e vedere come i grani sono dimensionati, modellati e distribuiti. L'analisi della microstruttura può essere utilizzata per verificare l'efficienza delle tecniche di trattamento termico vedendo se il tessuto è coerente e se ci sono difetti.
Qualità della meccanica
Quando si tratta di misurare la qualità degli oggetti stampati in 3D in metallo, le qualità meccaniche sono piuttosto significative. Per scoprire la resistenza alla snervamento, la resistenza alla trazione, l'allungamento, la durezza e la durezza dell'impatto del calore - parti stampate trattate, eseguire test di proprietà meccanica come test di trazione, test di durezza e test di impatto. Confronta i dati sulle prestazioni di prima e dopo il trattamento termico per vedere come il trattamento termico influisce sulle proprietà meccaniche dei materiali e assicurati che il piano di trattamento termico abbia senso.
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