01 "Neizogibna povezava" med podvodno opremo in titanovimi zlitinami
Naša država ima bogate morske vire, podvodna oprema pa je ključno orodje za raziskovanje oceanov. Njegov pomen je-očiten. V zgodnjih dneh je bila podvodna oprema večinoma narejena iz materialov na osnovi železa. Kasneje so se za doseganje lahkih materialov široko uporabljali materiali iz aluminijevih zlitin. Vendar pa mora podvodna oprema z napredkom strategije, da postane pomorska sila, imeti zmogljivosti za-navigacijo na dolge-razdalje, dolgotrajno-delovanje in-globokovodne operacije. Titanove zlitine izstopajo zaradi svoje majhne teže, visoke trdnosti, odpornosti proti koroziji in ne{10}}magnetnih lastnosti, zaradi česar so idealna izbira za strukturne materiale v podvodni opremi. Kljub temu je obdelava titanove zlitine težavna, tradicionalne metode obdelave pa imajo težave, kot so slaba dimenzijska natančnost, dolgi cikli obdelave in visoki stroški. To zagotavlja tudi prostor za uporabo aditivne proizvodne tehnologije, ki ne le rešuje težave pri obdelavi titanovih zlitin, temveč tudi bistveno izboljša učinkovitost proizvodnje in ekonomske koristi.
02 Tehnologija aditivne proizvodnje: od rojstva do razvoja
Koncept aditivne proizvodne tehnologije lahko izsledimo v poznem 19. stoletju v Združenih državah. Vendar zaradi takratnih tehničnih omejitev ta ideja ni bila realizirana. Šele v osemdesetih letih 20. stoletja so preboji v visoko{4}}tehnologiji toplotne fuzije in tehnologiji hitre izdelave prototipov postavili temelje za razvoj tehnologije aditivne proizvodnje. Od takrat se je ta tehnologija nenehno razvijala in postopoma pojavljala na področjih, kot so vesoljska industrija, medicina in avtomobilizem, in je zdaj postala ena najnaprednejših-ključnih tehnologij v proizvodni industriji. Jedro aditivne proizvodne tehnologije leži v "sestavljanju plast-za-plastjo". Uporablja vire toplote, kot so laserji, elektronski žarki ali loki, za taljenje prahu ali žic in jih gradi plast za plastjo v skladu s tri{11}}dimenzionalnim modelom, s čimer na koncu doseže celotno tvorbo komponent. Ta tehnologija ne le prebija omejitve tradicionalne proizvodnje, temveč zagotavlja tudi novo rešitev za proizvodnjo kompleksnih struktur.
03 Uporaba tehnologije aditivne izdelave v podvodni opremi iz titanove zlitine
Inovativna izdelava propelerjev:
Propeler je ključni pogonski del podvodne opreme. V preteklosti so se propelerji iz titanove zlitine soočali z izzivi visokih stroškov in okornega postopka. Ko je bil obseg proizvodnje majhen, čeprav je bila mehanska obdelava debelih plošč bolj priročna, je bila stopnja izkoriščenosti materiala izjemno nizka. Leta 2017 so skupina Damen, nemški proizvajalec propelerjev Promarin, ponudnik programske opreme Autodesk in Rotterdamski laboratorij za proizvodnjo dodatkov (RAMLAB) sodelovali in uspešno dokončali prvi tri{4}}propeler iz nikljeve-aluminijeve bronaste zlitine na svetu (s premerom 1,35 metra in težo 400 kilogramov) z uporabo obločne žice aditivna tehnologija izdelave. Opravljeni so bili ustrezni preskusi delovanja in prejel je certifikat francoskega klasifikacijskega društva. China Shipbuilding Industry Group Fenxi Heavy Industry Co., Ltd. je skupaj s Shaanxi Changlong Jiuzhou Metal Technology Co., Ltd. uporabil tehnologijo LMD za poskusno-proizvodnjo sedem-krakega propelerja iz titanove zlitine (s premerom 800 mm in težo 30 kg) in trenutno zaprosi za certifikacijo s strani Kitajske Klasifikacijski zavod. V primerjavi s tradicionalnimi proizvodnimi metodami dokazuje aditivna proizvodnja edinstvene prednosti pri izdelavi propelerjev in rešuje številne težave.
Preboj v izdelavi votlih školjk:
Votle lupine so med najzahtevnejšimi komponentami podvodne opreme. Tradicionalna metoda kovanja obročev in njihovega varjenja ima težave, kot so velika težava pri sestavljanju, številni zvari, velika deformacija pri varjenju, nizka stopnja izkoristka materiala in dolg čas obdelave. Naše podjetje je uspešno zaključilo poskusno proizvodnjo votlih lupin po tehnologiji LMD. Po testiranju je ta komponenta uspešno prestala preskus mehanske učinkovitosti in zunanji vodni pritisk. V primerjavi s tradicionalnimi metodami obdelave se je stopnja izkoriščenosti materiala povečala s 50 % na 95 %, čas obdelave je bil skrajšan s 7 dni na 1 dan, proizvodni stroški so bili znižani za 20 %, kar je znatno izboljšalo učinkovitost proizvodnje in gospodarske koristi.
Raziskovanje in eksperimentiranje tlačnih posod:
V tujini je ekipa Breddermanna uspešno izdelala polkrogle lupine iz titanove zlitine GR5 z uporabo tehnologije LMD ter opravila njihove ocene in teste, da bi raziskala njihove potencialne uporabe v podvodni opremi. Raziskava je pokazala, da bi optimizacija smeri gradnje in uvedba podpornih struktur lahko izboljšala dimenzijsko natančnost druge serije polkrogel. Preizkusi napak so pokazali, da se je nosilnost-tlaka druge serije polkrogel znatno povečala, kar je zagotovilo pomembne reference za razvoj podvodne opreme iz titanove zlitine.
04 "Vrhunec" tehnologije aditivne proizvodnje
Tehnologija aditivne proizvodnje se razlikuje od tradicionalnih tehnologij predelave. Na podlagi tri{1}}dimenzionalnih modelov obdeluje po plasteh z uporabo toplotnih virov, kot so laserji, elektronski žarki ali obločni tokovi za taljenje prahu ali žic, in jih sestavlja plast za plastjo, da doseže celotno tvorbo komponent. Pri gradnji podvodne opreme iz titanove zlitine ima ta tehnologija očitne prednosti.
Močna prilagodljivost velikosti:
Tehnologija laserskega selektivnega taljenja (SLM), čeprav je omejena s prostorom vakuumske komore, lahko domača in tuja oprema pokrije več kot 60% komponent podvodne opreme, z razvojem tehnologije pa se velikost oblikovanja še naprej povečuje. Medtem ko tehnologiji laserskega taljenja (LMD) in arc aditive manufacturing (WAAM) v bistvu nimata nobenih omejitev glede velikosti tvorbe komponente, lahko izpolnita zahteve velikih komponent in po naknadni fini obdelavi lahko izpolnita zahteve uporabe opreme.
Pomembne prednosti pri izdelavi kompleksnih konstrukcij:
Če za primer vzamemo propelerje in votle lupine, ima tradicionalna proizvodna metoda visoke stroške, zapletene postopke in nizko porabo materiala. S tehnologijo aditivne proizvodnje je te težave mogoče rešiti in izboljšati učinkovitost proizvodnje. Na primer, sedem{2}}propelerji iz titanove zlitine in votle lupine, ki jih je naše podjetje poskusno-izdelalo, so močno izboljšali zmogljivost, ceno in cikel obdelave.
Sestava materiala in zmogljivost sta zagotovljena:
Študije so pokazale, da lahko komponente iz titanove zlitine, obdelane s tehnologijo aditivne proizvodnje, izpolnjujejo standardne zahteve glede kemične sestave, standardom pa lahko ustrezajo tudi mehanske lastnosti nekaterih procesno{0}}pripravljenih delov iz titanove zlitine GR5. Čeprav je udarna energija nižja kot pri odkovkih, je splošna učinkovitost dobra.
