在埃克森美孚的煉油廠里,有一個零件的設計目的,是不讓油順著一根熱電偶導線往上爬。
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,在設計和使用上都有一堆限制。
現在它64(TC4)金屬3D打印直接成形。
Meltio公布的結果是,整套組件的單件成本下降42%,生產交付周期下降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線包住還要不漏的結構,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。、
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。
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,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。
沒有按常規那樣一層層水平疊加,而是用了非平面打印。
先靠設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構,省料也省后處理。
煉油這種現場,零件要扛腐蝕、扛高溫、扛極端環境,鈦合金正好對路。
Meltio董事總經理José Luis Sánchez說,這個案例說明金屬增材已經不只是實驗室里的東西,而是能源、石化、國防這類關鍵領域里真正用得上的工業工具。
放到整個能源行業,金屬增材的利好其實落在幾處很具體的地方。
一設計自由度。
像防滲件這種要密封、形狀又刁鉆的結構,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間。
三是成本和周期,只要零件選對,增材是有優勢的。
能源行業大都是這種難做、又對工況要求極高的零件。
從一個擋油的小零件開始,應用將慢慢擴開成長。
#增材制造 #DED
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