Въпреки че технологията за 3D печат позволява ефективното производство на сложни метални части, такива елементи често се деформират при натоварване и нагряване. Това обаче може скоро вече да не е така, благодарение на нова техника, разработена в MIT.
Проблемът със съществуващите 3D-отпечатани метални компоненти се крие във феномен, известен като “пълзене”, при който постоянното механично напрежение и високата топлина причиняват трайна деформация на металите. Пълзенето е особено вероятно да възникне, когато металът е съставен от фини зърна, какъвто е случаят с метал, който е 3D отпечатан.
Воден от проф. Закари Кордеро, екип от Масачузетския технологичен институт е разработил процес на термична обработка, който прави тези зърна по-големи и по този начин по-малко податливи на пълзене. Това е вариант на съществуваща техника, известна като насочена рекристализация.
При лабораторни тестове триизмерно отпечатаните пръти от никелова сплав първоначално бяха поставени във водна баня със стайна температура директно под индукционна намотка, след което бавно се изтеглиха право нагоре през намотката с различни скорости. Правейки това загрява част на всеки прът до температури, вариращи от 1200 ºC до 1245 ºC (2192 ºF до 2273 ºF), създавайки стръмен термичен градиент в метала, между намотката и водата.
Този градиент от своя страна накара микроскопичните зърна на метала да се трансформират в много по-големи “колонови” зърна. Както подсказва думата, новите зърна са под формата на колони, които са подравнени с оста на най-голямо напрежение в метала.
В случая с пръчките беше установено, че оптималният ефект се получава при температура от 1235 ºC (2255 ºF) и скорост на изтегляне от 2,5 mm на час – учените работят върху увеличаването на тази скорост. Излишно е да казвам, че други комбинации вероятно биха работили по-добре за други метали. Всъщност, в зависимост от предназначението на 3D-отпечатаната част, структурата на зърната може да се променя в рамките на един елемент чрез промяна на температурата и скоростта като лекуваше се.
Плановете сега изискват технологията да бъде тествана върху структури, наподобяващи лопатки на газови турбини или реактивни двигатели, които трябва да издържат на непрекъснат механичен стрес и висока температура. Ако те наистина се окажат по-малко склонни към пълзене, това може да проправи пътя за по-добри, по-ефективни дизайни.
„Новите геометрии на лопатките и лопатките ще позволят по-енергийно ефективни наземни газови турбини, както и в крайна сметка авиационни двигатели“, каза Кордеро. „Това може да доведе от базова гледна точка до по-ниски емисии на въглероден диоксид, само чрез подобрена ефективност на тези устройства.“
Статия за изследването беше публикувана наскоро в списанието Адитивно производство.
източник: MIT
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
