Quel est le rôle de l'impression 3D métallique dans la réparation du four et de la chaudière industrielle?

1. Réparation des structures complexes: aller au-delà des contraintes physiques de l'artisanat traditionnel
La corrosion de température élevée -, le cycle de contrainte thermique ou l'usure mécanique peuvent provoquer des défaillances locales dans les principales parties des fours et chaudières industriels, tels que les chambres de combustion, les tubes d'échange de chaleur et les grilles. Le soudage et la pulvérisation sont des méthodes de réparation traditionnelles contraintes par la façon dont elles fonctionnent et sont difficiles à utiliser sur des géométries complexes comme les structures murales minces -, les canaux d'écoulement internes ou les surfaces inégales. Par exemple, l'en-tête Superheater de la chaudière a besoin de 56 trous de vapeur précis pour fonctionner. Dans la coulée de sable traditionnelle, le noyau doit être positionné, mais le fer fondu à des températures élevées peut déplacer le noyau, ce qui fait que la position du trou se déplace trop. Après cela, une correction de forage à main est nécessaire, ce qui coûte beaucoup d'argent et prend beaucoup de temps.
La modélisation numérique et la couche - par - La production d'empilement de calques a entièrement résolu ce défi avec la technologie d'impression 3D métal. La Boro Casting Company a utilisé la technologie d'impression de sable 3D pour réduire le temps qu'il a fallu pour assembler le moule pour l'en-tête de super-aléance de 14 heures à 3,5 heures sur le projet de réparation de locomotive à vapeur de Tyseley au Royaume-Uni. Cela a économisé 67% des dépenses. De plus, il a été possible de faire 56 trous de vapeur à la fois sans aucun travail supplémentaire. Ce cas montre que l'impression 3D peut placer avec précision les noyaux complexes, se débarrasser des problèmes de qualité qui proviennent du mouvement central dans les procédures plus anciennes et réduire la consommation d'énergie de 30% dans des endroits qui ne supportent pas le poids en utilisant la conception d'optimisation de la topologie tout en s'assurant de la force.

2. Personnalisation des performances des matériaux: répondre aux besoins de réparation des travaux de travail très durs
Industrial furnaces and boilers work in very difficult conditions, and their parts have to be able to handle a lot of stress, like high temperatures (>1000 °C), high pressures (>10MPA), oxydation et corrosion. Les alliages basés sur le nickel - et les alliages basés sur Cobalt - sont des exemples de matériaux de réparation traditionnels qui sont stables à des températures élevées. Cependant, il est difficile de trouver un équilibre entre leurs nombreuses qualités, comme la résistance à l'usure et la résistance aux chocs thermiques. L'impression métal 3D peut personnaliser avec précision les propriétés des matériaux en modifiant la façon dont la poudre est fabriquée et contrôler les paramètres de processus.
Par exemple, lors de la fixation des lames de turbine moteur d'avion, la poudre en alliage à base de nickel - IN718 fabriquée par Platinum Technology Company, en contrôlant la distribution de taille de particules de poudre (D 50=45 μm) et la teneur en oxygène (contenu de l'oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (contenu en oxygène (D.<50ppm), along with selective laser melting (SLM) technology, achieves a persistent strength of ≥ 900MPa at a high temperature of 650 ℃, meeting the extreme working conditions requirements of aircraft engines. Xi'an Jiaotong University developed the WC Co hard alloy composite powder for use in boilers. It is printed on the cutting teeth of a tunnelling machine using laser selective sintering (SLS) technology. It has a hardness of HRC68, is three times more resistant to wear than traditional forged parts, and can last up to 12 months. This kind of material innovation shows that 3D printing may improve the composition and microstructure of materials in a specific way dependent on the specific working conditions of the area being repaired, like temperature gradient and stress distribution. This is called "on-demand repair."
3. Numérisation de l'ensemble du processus: reconstruire et fixer le modèle d'efficacité de l'industrie
L'ancienne façon de réparer les choses prend plus de 10 étapes, comme trouver le problème, obtenir des pièces de rechange, l'usinage et le traitement thermique. Il faut plusieurs mois et est basé sur l'expérience humaine, ce qui entraîne de grands changements de qualité. Le mode "Digital Twin + Intelligent Manufacturing" de la technologie d'impression 3D métallique accélère la procédure de réparation à moins de 72 heures et permet de suivre l'ensemble du processus.
Le processus de réparation peut être divisé en quatre étapes:
Détection intelligente: la caméra Sick Ranger3 High - Speed ​​3D scanne des composants à une fréquence d'images de 46 kHz avec une précision de 0,02 mm. Il trouve automatiquement la taille et l'emplacement des défauts comme les fissures et l'usure.
Modélisation inversée: Utilisation du logiciel Geomagic Design X Pour transformer les données de cloud de points en modèles CAO qui peuvent être modifiés, ainsi que les techniques d'optimisation de la topologie, pour utiliser moins de matériel tout en étant solide;
Fabrication additive: à l'aide de la technologie SLM ou de fusion par faisceau d'électrons (EBM), les couches de réparation sont imprimées en fonction des données de tranchage du modèle. L'épaisseur de chaque couche peut être régulée entre 20 et 50 μm, ce qui permet un contrôle de taille micrométrique -.
Post - Processing: Hot Isostatic Pressing (Hip) se débarrasser des pores internes et augmente la densité à 99,95%. Ensuite, le polissage de surface est effectué pour répondre aux normes de précision de l'assemblage.
Lorsque Rolls Royce a utilisé cette technique pour réparer les pièces de rechange pour les moteurs d'avion, il a réduit la valeur de l'inventaire mondial de 4,2 milliards de dollars à 1,8 milliard de dollars et a réduit le temps qu'il a fallu pour que les avions des clients soient de retour dans les airs de 72 heures à 8 heures. Cela a permis à la compagnie aérienne de plus de 500 millions de dollars par an en frais opérationnels.