Tankostensko oblikovanje v votlini
Tankostenska votlina, obložena s titanovo zlitino, sprejme inovativno triplastno konstrukcijsko zasnovo: Zunanja plast je 0. 3mm debelo 316L iz nerjavečega jekla s tankostensko cevjo, srednjim slojem je TC4 Titanium zlitina Skelet. Skelet obloge ima prerez v obliki vzletno-pristajalne steze in je pritrjen z 11 enakomerno razporejenimi rebri in kravatami na zgornji in spodnji strani, da tvori stabilno strukturo. Da bi preprečili vzdolžno gibanje skeleta obloge, se vdolbine za pozicioniranje z globino 0. 7 mm porazdelijo v enakih intervalih na zgornjem in spodnjem delu tankostenske cevi.
Glede na stroške proizvodnje in čas cikla je okostje obloge 3D natisnjeno s tehnologijo selektivne laserske taljenja (SLM), surovina pa je tc4 titanijeva zlitina v prahu z velikostjo delcev 20-63 μm. Ta tehnologija ne zagotavlja le natančnega oblikovanja skeleta obloge, ampak tudi izboljša učinkovitost proizvodnje.
Za oceno mehanskih lastnosti strukture skeleta obloge smo izvedli statično strukturno simulacijsko analizo z uporabo programske opreme ANSYS Workbench. S simuliranjem napetosti in deformacije skeleta obloge z različnimi debelinami, širinami in razmiki pod 0. 1 MPA tlak, ki se nahaja na zunanjo površino tankostenske cevi iz nerjavečega jekla, smo dosegli naslednje sklepe:
Vpliv debeline in širine: Pri določenem razmiku se stres iz nerjavečega jekla in titanove zlitine zmanjšuje s povečanjem debeline in širine. Ko debelina doseže 4 mm, postane učinek nadaljevanja povečanja širine na napetosti nepomemben. Zato smo izbrali strukturo skeleta obloge z debelino 4 mm in 11 mm širino.
Vpliv razmika: Pri določeni debelini se s povečanjem razmika, napetosti iz nerjavečega jekla in titanovih zlitin ter deformacijo tankostenskih votlin znatno povečajo. Glede na stopnjo in deformacijo varnosti stresa smo kot optimalni razmik določili 15 mm.
Tanka plošča in struktura filamentov: Da bi še bolj zmanjšali deformacijo in izboljšali konstrukcijsko stabilnost, smo na zgornji in spodnji površini okostja obloge dodali tanko ploščo in nitke. Rezultati simulacije kažejo, da je struktura tanke plošče boljša od strukture filamente pri zmanjšanju deformacije, debelina 0. 5 mm debeline tanke plošče pa doseže optimalno ravnovesje med lahkimi teži in tiskanjem.
Analiza toplotno strukturne sklopke
Glede na to, da morajo vdolbine, obložene s tankostenino, obložene s titanovo zlitino, zdržati visoko temperaturno peko pri 25 0, da smo dosegli ciljno raven vakuuma, smo izvedli analizo simulacije toplotno strukturne sklopke. Rezultati kažejo, da je pri kombiniranem učinku 250 stopinj in ekstrakcije vakuuma največja deformacija tankostenske votline na eni strani 1,65 mm, kar je približno 0,29 mm več kot v sobni temperaturni pogoji; Stres iz nerjavečega jekla je 135 MPa, kar je daleč pod mejo trdnosti donosa in izpolnjuje zahtevo po trdnosti.
Preskus deformacije v votlini
Da bi preverili natančnost rezultatov simulacije, smo izvedli test deformacije v votlini tankostenine. Pod vakuumom so bili v realnem času spremljani in zabeleženi podatki o deformaciji tankostenske votline z uporabo visoko natančne merilne opreme. Rezultati testov kažejo, da se dejanska deformacija dobro ujema z rezultati simulacije, kar preverja zanesljivost simulacijskega modela. Medtem smo simulirali tudi deformacijo v visokotemperaturnih pogojih pečenja, da smo še dodatno potrdili stabilnost votline v visokotemperaturnem okolju.
