فناوری عملیات حرارتی تبلور مجدد

یک میله نازک از سوپرآلیاژ چاپ شده سه بعدی از یک حمام آب بیرون کشیده شده و از طریق یک سیم پیچ القایی عبور داده می شود و در آنجا تا دمایی گرم می شود که ریزساختار آن تغییر می کند و مواد را الاستیک تر می کند.

پره های توربین گاز معمولاً با استفاده از فرآیندهای ریخته گری سنتی تولید می شوند. سازندگان، فلز مذاب را در قالب‌های پیچیده می‌ریزند و به آن اجازه می‌دهند به طور جهت جامد شود، سپس از انواع ابزارهای ماشینکاری برای تکمیل قطعات فلزی نهایی استفاده می‌کنند. پره ها باید بتوانند با سرعت بالا در گازهای بسیار داغ بچرخند تا در نیروگاه ها برق تولید کنند و نیروی رانش را برای موتورهای جت فراهم کنند.

با این حال، علاقه فزاینده ای به تولید پره های توربین از طریق پرینت سه بعدی وجود دارد، روشی که از نظر زیست محیطی و مقرون به صرفه است و به تولیدکنندگان اجازه می دهد هندسه های پیچیده تر و کم مصرف تر تیغه ها را تولید کنند. متأسفانه، یک مانع بزرگ برای غلبه بر وجود دارد: خزش.

خزش تمایل فلزات به تغییر شکل دائمی تحت تنش مکانیکی پایدار و دماهای بالا است. تحقیقات قبلی نشان داده است که فرآیند پرینت سه بعدی ذرات ریز بین ده ها تا صدها میکرون را تولید می کند. اگرچه این ریزساختار به سختی با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است، به ویژه در برابر خزش حساس است.

زاخاری کوردرو، پروفسور توسعه شغلی بوئینگ در بخش هوانوردی و فضانوردی در MIT توضیح می‌دهد: «از لحاظ عملی، این بدان معناست که توربین‌های گازی عمر مفید کمتری خواهند داشت یا مصرف سوخت کمتری خواهند داشت.

کوردرو و همکارانش برای حل این مشکل راهی برای بهبود ساختار آلیاژهای پرینت سه بعدی با افزودن یک مرحله عملیات حرارتی جدید پیدا کردند. این روش دانه های ریز مواد چاپ شده را به دانه های "ستونی" بزرگتر تبدیل می کند، ریزساختار قوی تری که خزش در مواد را به حداقل می رساند. "ستون های" دانه با محور حداکثر تنش هم تراز هستند.

نویسندگان مطالعه جدید ادعا می کنند که یک روش جدید عملیات حرارتی می تواند انقلابی در چاپ سه بعدی صنعتی پره های توربین گاز ایجاد کند.

کوردرو گفت: "در آینده نزدیک، ما انتظار داریم که سازندگان توربین های گازی پره ها و پره های خود را در کارخانه های تولید افزودنی بزرگ چاپ کنند و سپس آنها را با استفاده از عملیات حرارتی ما پس از پردازش پردازش کنند. چاپ سه بعدی معماری های خنک کننده جدیدی را امکان پذیر می کند که بازده حرارتی را بهبود می بخشد. توربین، در نتیجه همان مقدار برق تولید می کند در حالی که سوخت کمتری می سوزاند و در نهایت دی اکسید کربن کمتری منتشر می کند.

تنظیم تبلور مجدد جهت دار نمونه را از طریق منطقه داغ از مایع خنک کننده خارج کنید. گرادیان حرارتی تند در مقابل ناحیه داغ، چگالی نابجایی بالایی را حفظ می‌کند که منجر به تبلور مجدد می‌شود.

​