طباعة مكونات التوربينات ثلاثية الأبعاد: إنكونيل أم هاستيلوي أم رينيه؟

يجب أن يبدأ طلب عرض أسعار (RFQ) لخدمة طباعة مكونات التوربينات ثلاثية الأبعاد بتحديد فئة أجهزة التوربينات، وليس فقط السبيكة. فقناة الغاز الساكنة، أو جزء الغلاف، أو حامل المستشعر، أو عينة اختبار الموقد، أو قطعة الإصلاح أو القطعة شبه النهائية لا تتطلب نفس مسار المادة. قد تظهر سبائك إنكونيل وهاستيلوي ورينيه جميعها في مناقشات التوربينات، لكن عرض السعر يتغير عندما تتغير عوامل الحمل، والتعرض لدرجات الحرارة، والأكسدة، ومخاطر الإجهاد، ومناطق الطلاء، وسجلات الفحص.

تقوم شركة Neway بمراجعة طلبات عروض أسعار التوربينات والأقسام الساخنة من خلال مطابقة عائلة المكونات مع مسار التصنيع. قد تناسب تقنية الانصهار في سرير المسحوق (PBF) الأجزاء المدمجة ذات الميزات الداخلية أو الجدران الرقيقة، بينما يمكن مناقشة تقنية الترسيب بالطاقة الموجهة (DED) للأشكال شبه النهائية الأكبر حجمًا، أو إضافات الإصلاح، أو تراكم المخزون قبل التشغيل الآلي النهائي. يجب على المشتري تحديد ما إذا كان الجزء عبارة عن عينة تطوير، أو_fixture_ اختبار، أو فراغ إصلاح، أو مكون مخصص للإنتاج.

تساعد هذه المقالة فرق الطيران والطاقة على مقارنة مسارات المواد والعمليات قبل طلب عرض أسعار من موردي الطباعة ثلاثية الأبعاد للطيران والفضاء. ولا تدعي بأن كل جزء من التوربينات يجب طباعته؛ بل تشرح الأسئلة التي تحدد ما إذا كانت التصنيع بالإضافة (AM) تستحق تقديم عرض سعر لها.

تصنيف جزء التوربين قبل اختيار إنكونيل أو هاستيلوي أو رينيه

تغطي كلمة "توربين" نطاقًا واسعًا جدًا بحيث لا يمكن الإجابة عليها بمادة واحدة. قد تكون الأقواس الثابتة وحاملات المستشعرات مدفوعة بالقوة، والتعرض الحراري، ودقة الواجهة. بينما قد تكون القنوات والأغلفة مدفوعة بحالة سطح الغاز الساخن والتشوه. قد تكون عينات اختبار الموقد أو غرفة الاحتراق مدفوعة بتكرار التصميم والدورات الحرارية. وقد تكون فراغات الإصلاح مدفوعة بحجم المادة المضافة وإمكانية الوصول للتشغيل الآلي النهائي.

غالبًا ما تتم مراجعة طباعة إنكونيل 718 ثلاثية الأبعاد للأجهزة الهيكلية من السبائك الفائقة حيث تكون القوة والتعرض للحرارة مهمين كليهما. ويتم عادةً مناقشة طباعة هاستيلوي X ثلاثية الأبعاد للأجهزة المواجهة للغاز الساخن والاحتراق حيث تعتبر الأكسدة والدورات الحرارية شواغل مركزية. يمكن أن تكون مواد عائلة رينيه ذات صلة بمفاهيم التوربينات ذات درجات الحرارة الأعلى، لكنها تتطلب مراجعة دقيقة للعملية لأن قابلية الطباعة، ومخاطر التشقق، وتوقعات القبول قد تكون أكثر تقييدًا.

يجب أن يتجنب طلب عرض الأسعار السؤال عن "مادة التوربين" بدون وصف للوظيفة. فمسار الحمل، والتعرض للجانب الساخن، والضغط، وتكوين الغاز إذا كان معروفًا، والدورات الحرارية، وواجهة التجميع، وما إذا كان الجزء يدور أو يبقى ثابتًا، كلها تؤثر على قرار المادة.

محدد مسار مكونات التوربين لطلبات عروض أسعار التصنيع بالإضافة

الانصهار في سرير المسحوق و DED يحلان مشكلات توربينات مختلفة

عادةً ما تكون تقنية الانصهار في سرير المسحوق هي المسار الأول للمراجعة لأجزاء التوربينات المدمجة ذات الجدران الرقيقة، والممرات الصغيرة، والنتوءات المتكاملة، أو الهياكل الموفرة للوزن. يمكنها دعم الهندسة التفصيلية، لكن يجب على المشتري لا يزال التخطيط لإزالة الدعامات، وتنظيف المسحوق، والمعالجة الحرارية، و HIP إذا لزم الأمر، والتشغيل الآلي المحلي على الواجهات.

يمثل الترسيب بالطاقة الموجهة محادثة مختلفة. يمكن أن يكون ذا صلة بفراغات التوربينات شبه النهائية الأكبر حجمًا، أو تراكم المواد المحلية، أو الهندسة الموجهة للإصلاح، أو المكونات التي سيتم تشغيلها آليًا بشكل كبير بعد الترسيب. لا يلغي DED الحاجة إلى التشغيل الآلي النهائي؛ بل غالبًا ما يجعل مخزون التشغيل وحدود الفحص أكثر أهمية.

يجب ربط اختيار العملية بمقياس الهندسة والقبول النهائي. قد يناسب نتوء مستشعر صغير ذو ممرات داخلية تقنية PBF. قد تناسب قطعة غلاف كبيرة أو منطقة تراكم إصلاح مناقشة DED. قد تتطلب قسيمة تطوير تشبه الريشة مراجعة دقيقة للاتجاه، والسطح، والمعالجة الحرارية، وهدف الاختبار قبل تسعير أي مسار.

تحتاج طلبات عروض أسعار التوربينات الموجهة للإصلاح إلى حد إضافي: ما هي المادة التي تتم إضافتها، وأين تنتهي الركيزة الأصلية، وكمية المخزون المتبقية للتشغيل الآلي النهائي، وأي منطقة انتقال يجب فحصها. إن عرض سعر DED للمادة المضافة ليس هو نفسه عرض السعر لمكون مُصلَح منتهي. إذا أراد المشتري من Neway تسعير التراكم شبه النهائي فقط، فيجب أن يفصل الرسم الفني بين مغلف الترسيب والهندسة المشغولة آليًا النهائية. وإذا أراد المشتري جزءًا منتهيًا، فيجب أن يتضمن طلب عرض الأسعار التوقعات الخاصة بالتشغيل الآلي ما بعد الترسيب، والمعالجة الحرارية، والفحص.

تحضير الأسطح الجانبية الساخنة وطلاء الحاجز الحراري (TBC) خاص بكل جزء

يجب مناقشة طلاءات الحاجز الحراري عندما يحتاج وجه الغاز الساخن إلى عزل حراري أو حماية مواجهة للأكسدة. يجب على المشتري تحديد مناطق الطلاء، والمناطق المقنعة، وأوجه التجميع الخالية من الطلاء، وحالة السطح قبل الطلاء. قد تكون ندبة دعامة مطبوعة على وجه مطلٍ مهمة؛ بينما قد لا تكون نفس العلامة على سطح خارجي غير وظيفي مهمة.

ليس TBC بديلاً عن اختيار المادة. فلا يزال جزء إنكونيل أو هاستيلوي الجاهز للطلاء يحتاج إلى السبيكة الأساسية الصحيحة، وخطة المعالجة الحرارية، وتحضير السطح. إذا كان الجزء يحتوي على ممرات داخلية، فيجب أن يحدد شرط الطلاء ما إذا كانت الأوجه الساخنة الخارجية فقط هي المطلية أم أن حالة أي سطح داخلي matters.

بالنسبة لمكونات التوربينات، يمكن لتحضير السطح التحكم في كل من التكلفة والجدول الزمني. يتطلب إزالة علامات الدعم من وجه جانبي ساخن منحني، والحفاظ على هندسة الحافة، وإبقاء حدود القناع واضحة تخطيطًا أكثر من التشطيب بالرمال العام. يجب أن تتضمن طلبات عروض الأسعار رسمًا موسومًا أو لقطات شاشة توضح مناطق الطلاء وعدم الطلاء.

تعتمد معالجة HIP والمعالجة الحرارية والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) على نمط الفشل

قد تكون معالجة HIP مطلوبة عندما تكون حساسية الإجهاد أو الضغط أو العيوب الداخلية matters. لا ينبغي نسخها تلقائيًا في كل عرض سعر لنموذج أولي للتوربينات، ولكن يجب تسعيرها بوضوح عندما يكون الجزء حاسمًا للاختبار أو مخصصًا للإنتاج. عادةً ما تتم مناقشة المعالجة الحرارية للإجهاد المتبقي، وحالة المادة، والاستقرار الأبعادي بعد التصنيع بالإضافة.

لا يزال التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) ضروريًا للعديد من واجهات التوربينات. لا ينبغي افتراض أن أنماط البراغي، وأراضي الختم، والنقاط المرجعية، وتراكيب المحامل، ومنافذ المستشعرات، وأوجه الشفاه مقبولة كما هي مطبوعة. يجب أن يتضمن نموذج CAD مخزونًا للتشغيل الآلي حيث يُتوقع التشطيب الدقيق، خاصة إذا كانت المعالجة الحرارية أو HIP قد تحرك الجزء قبل الفحص النهائي.

قد تتطلب أيضًا مناقشات عائلة رينيه أو السبائك الفائقة الحساسة للتشقق عمليات بناء اختبار أكثر تحفظًا، أو قسائم، أو مراجعة علم المعادن، أوChecks جدوى العملية. يجب على المشترين توقع أن يعتمد عرض السعر على توفر المادة والمراجعة الهندسية بدلاً من اعتبار كل سبيكة فائقة مسحوقًا قابلًا للتبادل.

أدلة الفحص لأجزاء التوربينات والأقسام الساخنة المطبوعة

يجب أن يطابق الفحص السمة التي يمكن أن تسبب الرفض. يعد قياس الإحداثيات (CMM) مفيدًا للنقاط المرجعية الخارجية، وثقوب التثبيت، والأوجه المشغولة. لكنه لا يثبت حالة مسار تدفق مخفي. قد يتم مناقشة التصوير المقطعي المحوسب (CT)، أو فحص المنظار الداخلي، أو العينات المقطعية، أو المراجعة المجهرية، أو تصنيف عيوب السطح عندما تكون الهندسة الداخلية أو قبول يتعلق بالبنية المجهرية مهمًا.

بالنسبة لطلبات عروض أسعار التوربينات، يجب على المشترين تحديد السجلات المطلوبة قبل إصدار أمر الشراء. إن شهادة المادة، وسجل المعالجة الحرارية، وسجل HIP، والتقارير الأبعادية، وتقارير CT أو الأشعة السينية، وبيانات خشونة السطح، ووثائق الطلاء، وفحص القطعة الأولى هي عناصر تجارية مختلفة. إن طلب كل منها بدون سبب خاص بالجزء قد يبطئ النموذج الأولي دون داعٍ.

إذا كان الجزء عبارة عن عينة تطوير، فيمكن لحزمة الفحص التركيز على التعلم: الأبعاد الرئيسية، تأكيد الممر الداخلي، أو أسطح تحضير الطلاء. وإذا كان الجزء مخصصًا للإنتاج، فيجب أن يحدد الرسم الفني الأبعاد الحاسمة للوظيفة وسجلات القبول بشكل أكثر رسمية.

يجب أن يتبع فحص السطح أيضًا ميزة التوربين. قد تحتاج علامة الدعامة على سطح خارجي مخفي غير جارٍ للتنظيف فقط. أما العلامة على حافة مسار الغاز، أو وجه الطلاء، أو السطح المجاور للختم فقد تؤثر على القبول. بالنسبة لأسطح السبائك الفائقة الداكنة أو الخشنة، قد يكون الفحص البصري وحده ذاتيًا للغاية؛ يمكن لطلب عرض الأسعار طلب مناطق سطح محددة، أو قياس الخشونة على الأراضي المشغولة، أو مراجعة موثقة للعيوب عندما تكون تلك الأدلة مطلوبة لخطة اختبار المشتري.

مدخلات طلب عرض الأسعار للحصول على عرض سعر قابل للمقارنة لطباعة مكونات التوربينات ثلاثية الأبعاد

للحصول على عرض سعر لخدمة طباعة مكونات التوربينات ثلاثية الأبعاد، أرسل ملفات STEP، والرسومات ثنائية الأبعاد، وتفضيل المادة أو البدائل المقبولة، وفئة الجزء، وأهمية كونها ثابتة أو دوارة، ومعلومات درجة الحرارة والدورات الحرارية إذا كانت معروفة، والتعرض للغاز الساخن أو الضغط، والكمية، ومرحلة النموذج الأولي أو التكرار، والأبعاد الحرجة، والأسطح المشغولة، ومناطق الطلاء أو TBC، وتوقعات المعالجة الحرارية و HIP، وسجلات الفحص، ومتطلبات التسليم المستهدفة.

إذا كان مسار التصنيع مفتوحًا، اطلب مراجعة منفصلة لـ PBF و DED فقط عندما يكون كلا المسارين منطقيين للهندسة. فإن جزء PBF المدمج وفراغ DED شبه النهائي الكبير ليسا عرضي سعر متكافئين. المقارنة المفيدة هي المسار الذي يصل إلى مكون توربينات قابل للتصنيع والفحص مع أقل مخاطر قبول غير محلولة. ضع علامة على أي أوجه ساخنة لا تتطلب دعامات قبل مراجعة المورد.

الأسئلة الشائعة ذات الصلة

1. أي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد هي الأفضل لتصنيع أجزاء السبائك الفائقة عالية الأداء؟

2. ما هي مواد السبائك الفائقة المستخدمة عادةً في التلبيد المباشر بالليزر للمعادن (DMLS)؟

3. هل إنكونيل 713C مناسب للانصهار في سرير المسحوق بالليزر أم فقط لـ EBM؟

4. ما هي المعالجات اللاحقة المطلوبة لتحقيق سطح بمستوى طيران على مكونات السبائك الفائقة؟

5. كيف تعزز معالجة HIP مقاومة الإجهاد في مكونات الطيران؟

6. كيف تطيل طلاءات TBC عمر مكونات المحرك والتوربينات؟

7. متى يجب على المشترين النظر في DED أو EBAM؟