01 «Неминучий зв'язок» між підводним обладнанням і титановими сплавами
Наша країна має багаті морські ресурси, і підводне обладнання є важливим інструментом для дослідження океану. Його важливість-очевидна. На початку підводне обладнання виготовлялося здебільшого з матеріалів на основі-заліза. Пізніше для досягнення легкої ваги широко використовувалися матеріали з алюмінієвих сплавів. Однак із розвитком стратегії становлення морської держави підводне обладнання повинно мати можливості навігації на великі-відстані, тривалої-операції та глибоководних-операцій. Титанові сплави відрізняються своєю легкою вагою, високою міцністю, стійкістю до корозії та не{10}}магнітними властивостями, що робить їх ідеальним вибором для конструкційних матеріалів у підводному обладнанні. Тим не менш, обробка титанового сплаву складна, а традиційні методи обробки мають такі проблеми, як низька точність розмірів, довгі цикли обробки та висока вартість. Це також забезпечує простір для застосування технології адитивного виробництва, яка не тільки вирішує проблеми обробки титанових сплавів, але й значно підвищує ефективність виробництва та економічні вигоди.
02 Технологія адитивного виробництва: від народження до розвитку
Поняття технології адитивного виробництва можна простежити до кінця 19 століття в Сполучених Штатах. Однак через технічні обмеження на той час ця ідея не була реалізована. Лише у 1980-х роках прорив у-технології термоядерного синтезу з високими енергіями та технології швидкого прототипування заклали основу для розвитку технології адитивного виробництва. Відтоді ця технологія постійно розвивалася та поступово з’являлася в таких галузях, як аерокосмічна, медицина та автомобільна промисловість, і тепер стала однією з передових-ключових технологій у промисловості. Основою технології адитивного виробництва є «з’єднання шар-за-шаром». Він використовує такі джерела тепла, як лазери, електронні промені чи дуги, щоб розплавити порошки чи дроти, а потім створювати їх шар за шаром відповідно до три{11}}вимірної моделі, зрештою досягаючи загального формування компонентів. Ця технологія не тільки долає обмеження традиційного виробництва, але й надає нове рішення для виготовлення складних конструкцій.
03 Застосування технології адитивного виробництва в підводному обладнанні з титанового сплаву
Інноваційне виробництво пропелерів:
Пропелер є найважливішим компонентом силової установки підводного обладнання. У минулому литі гвинти з титанового сплаву стикалися з проблемами високої вартості та громіздким процесом. Коли обсяг виробництва був невеликим, хоча механічна обробка товстих плит була більш зручною, коефіцієнт використання матеріалу був надзвичайно низьким. У 2017 році Damen Group, німецький виробник пропелерів Promarin, постачальник програмного забезпечення Autodesk і Rotterdam Additive Manufacturing Laboratory (RAMLAB) співпрацювали та успішно завершили створення першого в світі трилопатевого гвинта зі сплаву нікелю-алюмінієвої бронзи (діаметром 1,35 метра та вагою 400 кілограмів) за допомогою дугового дроту. адитивна технологія виробництва. Було пройдено відповідні випробування, і він отримав сертифікат Французького класифікаційного товариства. China Shipbuilding Industry Group Fenxi Heavy Industry Co., Ltd. спільно з Shaanxi Changlong Jiuzhou Metal Technology Co., Ltd. використовували технологію LMD для випробування-виробництва семи-лопатевого гвинта з титанового сплаву (діаметром 800 мм і вагою 30 кг) і наразі подають заявку на сертифікацію від Китаю Класифікаційне товариство. У порівнянні з традиційними методами виробництва, адитивне виробництво демонструє унікальні переваги у виробництві гвинтів і вирішує багато проблем.
Прорив у виробництві порожнистих оболонок:
Порожнисті оболонки є одними з найскладніших компонентів підводного обладнання. Традиційний метод кування кілець і їх зварювання має такі проблеми, як висока складність складання, численні зварні шви, велика зварювальна деформація, низький рівень використання матеріалу та тривалий час обробки. Наша компанія успішно завершила дослідне виробництво порожнистих оболонок за технологією LMD. Після випробування цей компонент успішно пройшов випробування на механічні властивості та зовнішній тиск води. У порівнянні з традиційними методами обробки коефіцієнт використання матеріалу зріс з 50% до 95%, час обробки скорочено з 7 днів до 1 дня, вартість виробництва зменшена на 20%, що значно покращує ефективність виробництва та економічні вигоди.
Дослідження та експериментування посудин під тиском:
За кордоном команда Breddermann успішно виготовила напівсферичні оболонки з титанового сплаву GR5 за технологією LMD і провела їх оцінку та випробування, щоб дослідити їх потенційне застосування в підводному обладнанні. Дослідження показало, що оптимізація напрямку будівництва та впровадження опорних конструкцій можуть підвищити точність розмірів другої партії півкуль. Випробування на несправності показали, що-несуча здатність другої партії півкуль значно зросла, що стало важливим джерелом для розробки підводного обладнання з титанового сплаву.
04 «Родзинка» технології адитивного виробництва
Адитивна технологія виробництва відрізняється від традиційних технологій обробки. Базуючись на три{1}}вимірних моделях, він обробляє пошарово, використовуючи джерела тепла, як-от лазери, електронні промені чи дугові струми, щоб розплавити порошки чи дроти, і створює їх шар за шаром для досягнення загального формування компонентів. У конструкції підводного обладнання з титанового сплаву ця технологія має очевидні переваги.
Сильна адаптованість до розміру:
Технологія лазерного селективного плавлення (SLM), хоча й обмежена простором вакуумної камери, вітчизняне та іноземне обладнання може охоплювати понад 60% компонентів підводного обладнання, і з розвитком технологій розмір формування продовжує збільшуватися. У той час як технології лазерного оплавлення (LMD) і дугового адитивного виробництва (WAAM) практично не мають обмежень на розмір формування компонентів, вони можуть задовольнити вимоги великих компонентів і, після подальшої тонкої обробки, можуть відповідати вимогам використання обладнання.
Значні переваги у виготовленні складних конструкцій:
Беручи за приклад пропелери та порожнисті оболонки, традиційний метод виробництва має високу вартість, складні процеси та низьке використання матеріалів. За допомогою технології адитивного виробництва ці проблеми можна вирішити, а ефективність виробництва можна підвищити. Наприклад, семи-пропелери з титанового сплаву та порожнисті корпуси, які наша компанія пробно-виготовила, значно покращили продуктивність, вартість і цикл обробки.
Склад матеріалу та продуктивність гарантовані:
Дослідження показали, що компоненти з титанового сплаву, оброблені за технологією адитивного виробництва, можуть відповідати стандартним вимогам щодо хімічного складу, а механічні властивості деяких -деталей із титанового сплаву GR5 також можуть відповідати стандартам. Хоча енергія удару нижча, ніж у кувань, загальна продуктивність хороша.
