Лазерное наплавление металла и WAAM для маршрутов RFQ крупных энергетических деталей
В RFQ на крупные энергетические компоненты часто спрашивают, что лучше: лазерное наплавление металла или WAAM. Ответ зависит не столько от названия процесса, сколько от формы заготовки, тепловложения, которое деталь может выдержать, необходимого припуска под механическую обработку и требований к контролю после наплавления. Маршрут, подходящий для крупной заготовки, близкой к чистовой форме, может не подойти для восстановления уплотнительной поверхности или оснастки для турбин.
Neway рассматривает запросы на 3D-печать методом направленного осаждения энергии, разделяя заказы на новые заготовки и работы по ремонту, наплавке и наращиванию элементов. Лазерное наплавление металла может быть полезно, когда важны контролируемый валик, локальное наращивание или более узкая зона наплавления. WAAM часто рассматривают для крупных конструкций, где важны наплавление проволокой и экономичность процесса. Оба маршрута обычно требуют последующей механической обработки, и ни один из них не следует указывать как готовую деталь без проверки конечных интерфейсов.
Эта статья помогает покупателям решить, как сформулировать RFQ для крупных энергетических деталей перед запросом цены. Основное внимание уделяется выбору маршрута, припускам на ЧПУ, состоянию подложки, доступности контроля и документации, а не общим определениям 3D-печати металлом.
RFQ на крупные детали, где обсуждаются и LMD, и WAAM
LMD и WAAM попадают в одно обсуждение, когда деталь слишком велика, слишком дорога или невыгодна для изготовления методом порошкового слоя. Типичные сценарии RFQ включают энергетическую оснастку, инструмент для турбин, крупные корпуса, конструкционные кронштейны, зоны ремонтного наращивания, толстые фланцы, износостойкие поверхности и заготовки, близкие к чистовой форме, которые будут обрабатываться после наплавления. Покупатель должен сначала определить, является ли заказ полностью новой заготовкой, ремонтом существующего компонента или добавлением материала на подготовленную подложку.
Лазерное наплавление металла обычно требует рассмотрения, когда зона наплавления должна быть более локализованной, когда элемент строится на определенной поверхности или когда путь ремонта требует контролируемой геометрии перед механической обработкой. WAAM может требовать рассмотрения, когда деталь представляет собой крупную заготовку, близкую к чистовой форме, где более широкая траектория наплавления может уменьшить количество исходного материала. В обоих случаях окончательная цена зависит от того, сколько геометрии наплавляется и сколько необходимо удалить с помощью ЧПУ впоследствии.
Некоторые крупные детали не следует начинать как работу DED или WAAM. Простую пластину, вал, кольцо или фланец без экономии материала может быть лучше обработать из проката или изготовить другим традиционным способом. Аддитивное производство металлом стоит рассматривать, когда заготовка велика и сложна, материал трудно или дорого удалять из слитка, геометрия требует добавления локального материала или ремонт позволяет избежать списания дорогостоящего компонента.
Как тепловложение изменяет деформацию и припуск на обработку
Тепловложение — одна из основных причин, по которой маршрут нельзя выбрать только по ключевому слову. Как лазерное наплавление металла, так и WAAM вводят тепловые циклы в деталь или подложку. Крупные сечения, асимметричное наплавление, тонкие стенки рядом с массивными участками и отремонтированные кромки могут смещаться во время и после наращивания. В RFQ следует указать, какие поверхности должны оставаться стабильными, а какие могут быть обработаны после наплавления.
Заготовка, близкая к чистовой форме, должна включать припуск на механическую обработку там, где важны конечные размеры. Если предполагается, что наплавленная поверхность станет уплотнительной поверхностью, опорной площадкой, интерфейсом для болтов, направляющей или кромкой под сварку, ее не следует принимать в состоянии после наплавления. Покупатель должен отметить эти области на чертеже, чтобы в расценку были включены достаточный припуск и доступ для обработки. Слишком маленький припуск может сделать обработку ненадежной; слишком большой припуск может свести на нет экономическую выгоду наплавления.
Оснастка также имеет значение. Крупный энергетический компонент может нуждаться в поддержке во время наплавления и обработки, особенно если подложка является ремонтируемой деталью или если наращивание происходит вдали от основной массы. В RFQ следует указать, предоставляет ли покупатель базовую деталь, была ли она проверена и допустима ли деформация после наращивания. Если состояние подложки неизвестно, Neway может потребовать этап контроля перед подтверждением маршрута.
Когда заготовки, близкие к чистовой форме, требуют больше ЧПУ, чем ожидалось
Заготовка, близкая к чистовой форме, — это не готовая деталь. Это экономичный маршрут получения обработанной детали. Покупатели иногда предполагают, что более крупная наплавленная заготовка означает меньше механической обработки, чем работа из проката в любом случае. Для некоторых форм это может быть верно, но не автоматически. Заготовка все еще требует подготовки баз, черновой обработки, чистовой обработки, сверления, нарезания резьбы, финишной обработки уплотнительных поверхностей и контроля везде, где чертеж требует контролируемой геометрии.
Для обработки на ЧПУ после DED ключевыми вопросами являются доступ и качество базы. Можно ли закрепить деталь без изгиба? Есть ли стабильная опора после наплавления? Доступны ли важные поверхности для инструмента? Создаются ли отверстия и резьба после термической обработки? Если деталь имеет большую наплавленную стенку рядом с прецизионным интерфейсом, стратегия обработки может влиять на расценку больше, чем само наплавление.
Покупатели могут улучшить RFQ, разделяя поверхности после наплавления и чистовые поверхности. Большой внешний контур может оставаться черновым, если он обеспечивает только объем материала. Фланец, отверстие, направляющая, уплотнение или монтажная площадка должны быть указаны как чистовые элементы. Если чертеж не делает этого различия, поставщики могут указывать разные уровни завершенности, что затрудняет сравнение расценок.
Сценарий детали | Применимость LMD | Применимость WAAM | Вопрос припуска на ЧПУ | Решение покупателя |
|---|---|---|---|---|
Локальное наращивание изношенной поверхности | Часто стоит рассмотреть для контролируемого локального наплавления | Может быть избыточным, если добавляемая зона мала | Припуск должен обеспечить обработку до конечной контактной поверхности | Определить восстановленный профиль и метод контроля |
Крупная заготовка, близкая к чистовой форме | Полезно, когда детали наплавления и выбор материала подходят для маршрута | Может быть привлекательным для широкого наплавления проволокой | Базы и чистовые площадки требуют добавленного материала | Сравнивать стоимость готовой заготовки, а не только наплавления |
Энергетическая оснастка с толстыми фланцами | Может добавлять элементы на подготовленную основу | Может рассматриваться для более крупных наплавляемых участков | Фланцы обычно требуют обработки после наплавления | Отметить площадки под болты, отверстия и уплотнительные поверхности |
Ремонт дорогостоящего компонента | Маршрут зависит от состояния подложки и доступа к зоне ремонта | Может быть практичным только если геометрия и тепловложение позволяют | Восстановленные поверхности требуют припуска на обработку | Предоставить фотографии повреждений, материал основы и ограничения по ремонту |
Простая пластина или вал | Обычно трудно оправдать без добавленной стоимости материала | Обычно трудно оправдать без геометрического преимущества | Обработка из проката может быть проще | Сначала рассмотреть ЧПУ или традиционное изготовление |
Геометрия ремонта, которую не следует расценивать как новую деталь
RFQ на ремонт требуют другой информации, чем RFQ на новую деталь. Базовый компонент может иметь износ, трещины, коррозию, термическое воздействие, предыдущую сварку или неизвестные размерные изменения. Прежде чем обсуждать лазерное наплавление металла или WAAM, покупатель должен указать материал подложки, поврежденную область, удаленный материал, требуемый восстанавливаемый контур и любые зоны, которые не могут получать дополнительное тепло.
Ремонтная работа также может потребовать предварительной механической обработки перед наплавлением. Поврежденный материал может потребоваться удалить, подготовить чистую канавку или карман, а граница ремонта может потребовать контроля. После наплавления восстановленная область обычно требует обработки до соответствия чертежу. Если RFQ рассматривает ремонт только как "добавить металл здесь", цена пропустит важные этапы, влияющие на приемку.
Для энергетических компонентов приемка ремонта может включать границы давления, уплотнительные поверхности, вращающиеся интерфейсы или термическое воздействие. Neway не будет предполагать, что восстановленная область AM приемлема для ответственного применения без требований и инженерной проверки покупателя. В расценке должно быть указано, предназначена ли деталь для разработки, использования в оснастке, некритичного восстановления или квалифицированного производственного ремонта.
Записи по энергетическим деталям, влияющие на утверждение маршрута DED
Энергетические компоненты могут иметь более высокие требования к документации, чем обычные прототипы. Покупателю могут потребоваться записи о материалах, контроль подложки, записи о наплавлении, записи о термообработке, отчеты о размерах, проверка состояния поверхности или НК, определенные проектом. Требуемый пакет должен быть перечислен до размещения заказа, поскольку некоторые записи должны быть спланированы до начала наплавления.
Энергетические проекты также требуют контекста эксплуатации. Температурное воздействие, давление, контакт с жидкостью, коррозионный риск, режим износа, направление нагрузки и чувствительность к усталости — все это влияет на рассмотрение маршрута. Для высокотемпературных участков 3D-печать суперсплавов или DED суперсплавов может потребовать более детального рассмотрения материала и постобработки, чем простой стальной приспособление.
Чтобы получить надежное сравнение маршрутов, отправляйте данные в формате CAD или STEP, контролируемый чертеж, марку материала или подложки, размер детали, количество, условия эксплуатации, зону наплавления, чистовые поверхности, ожидания по припуску на обработку, потребности в термообработке, протоколы контроля, фотографии для ремонтных работ и целевое окно поставки. Если рассматриваются как LMD, так и WAAM, попросите поставщиков разделить объем наплавления, объем ЧПУ и записи, чтобы сравнение отражало готовую деталь, а не только метод изготовления.
Часто задаваемые вопросы
