在埃克森美孚的煉油廠里,有一個零件的設(shè)計目的,是不讓油順著一根熱電偶導(dǎo)線往上爬。
聽起來微不足道。
可一旦油滲進儀表柜、污染了系統(tǒng)面板,整套測溫和控制都可能跟著出問題。
這個擋油的小件叫防滲裝置,過去用減材方式做,也就是先有一塊料再一點點切削成形,在設(shè)計和使用上都有一堆限制。
現(xiàn)在它64(TC4)金屬3D打印直接成形。
Meltio公布的結(jié)果是,整套組件的單件成本下降42%,生產(chǎn)交付周期下降90%。
防滲裝置的核心目的是把油擋在外面,得密實,不能留縫。
而用減材工藝去做這種把導(dǎo)線包住還要不漏的結(jié)構(gòu),受刀具可達性和形狀的限制,做起來既別扭又費工。
Meltio主打線材激光金屬沉積,屬于定向能量沉積(DED)的一種。
和粉末床熔融比,它的表面更粗一些,但材料利用率高、能做更大的件,也很適合在已有零件上補料修復(fù)。、
TC4鈦合金,強度高、又輕、耐腐蝕、耐高溫,是航空航天里的常客。
值得注意的是兩處工藝細節(jié)。
第一是重做時給零件加了一個75°的懸垂限制。
增材成形里,懸垂角越大越容易塌,往往得加支撐;
把懸垂壓在75°以內(nèi),零件能一次長成一道密實不漏的屏障,不給油留鉆空子的縫。
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二是打印方式。
沒有按常規(guī)那樣一層層水平疊加,而是用了非平面打印。
先靠設(shè)備的探測功能量出曲面的真實形狀,再把材料順著這個曲面直接堆上去。
零件本身是帶曲面的,順著曲面長,就不需要額外的支撐結(jié)構(gòu),省料也省后處理。
煉油這種現(xiàn)場,零件要扛腐蝕、扛高溫、扛極端環(huán)境,鈦合金正好對路。
Meltio董事總經(jīng)理José Luis Sánchez說,這個案例說明金屬增材已經(jīng)不只是實驗室里的東西,而是能源、石化、國防這類關(guān)鍵領(lǐng)域里真正用得上的工業(yè)工具。
放到整個能源行業(yè),金屬增材的利好其實落在幾處很具體的地方。
一設(shè)計自由度。
像防滲件這種要密封、形狀又刁鉆的結(jié)構(gòu),增材能一次成形,少了拼裝,也少了可能漏的接縫;油氣和電力系統(tǒng)里大量帶流道、帶異形腔的部件,都是同一類受益對象。
二是材料要對路。能源現(xiàn)場普遍要面對腐蝕、高溫和極端工況,對鈦合金、鎳基高溫合金這類牌號需求旺,而這些恰好是金屬增材最拿手的材料區(qū)間。
三是成本和周期,只要零件選對,增材是有優(yōu)勢的。
能源行業(yè)大都是這種難做、又對工況要求極高的零件。
從一個擋油的小零件開始,應(yīng)用將慢慢擴開成長。
#增材制造 #DED
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