Disseny del programa de cavitat de paret fina
La cavitat de paret fina aliat de Titanium folrat adopta un innovador disseny estructural de tres capes: la capa exterior és un 0. 3 mm de 316L de 316L d’acer inoxidable de paret prima, la capa mitjana és un esquelet de revestiment d’aliatge de titanium TC4 i la capa interior és una flanca de buit ultra-alta. L’esquelet de revestiment té una secció transversal en forma de pista i està fixat per 11 costelles espaiades i lligades a la part superior i inferior per formar una estructura estable. Per tal d’evitar el moviment longitudinal de l’esquelet de revestiment, es distribueixen sagnacions de posicionament amb una profunditat de 0.
Tenint en compte el cost de fabricació i el temps de cicle, l’esquelet de revestiment s’imprimeix 3D mitjançant la tecnologia selectiva de fusió làser (SLM), i la matèria primera és en pols d’aliatge de titani TC4 amb una mida de partícula de 20-63 μm. Aquesta tecnologia no només garanteix el modelat precís de l’esquelet de revestiment, sinó que també millora l’eficiència de la producció.
Per tal d’avaluar les propietats mecàniques de l’estructura d’esquelet de revestiment, es va realitzar una anàlisi de simulació estructural estàtica mitjançant el programari ANSYS Workbench. Simulant l’estrès i la deformació de l’esquelet de revestiment amb diferents gruixos, amplades i espais sota 0. 1 MPa Pressió aplicada a la superfície exterior de la canonada de paret fina d’acer inoxidable, vam arribar a les conclusions següents:
Efecte del gruix i de l'amplada: en el cas d'un determinat espai, l'estrès de l'acer inoxidable i l'aliatge de titani disminueix amb l'augment de gruix i amplada. Quan el gruix arriba als 4 mm, l'efecte de continuar augmentant l'amplada sobre l'estrès es fa insignificant. Per tant, hem escollit una estructura d’esquelet de revestiment amb 4 mm de gruix i d’amplada d’11 mm.
Influència de l’espai: en el cas d’un cert gruix, amb l’augment de l’espai, les tensions d’acer inoxidable i aliatges de titani i la deformació de les cavitats de paret prima augmenten significativament. Tenint en compte el marge de seguretat de l'estrès i la deformació, es va determinar 15 mm com a espai òptim.
Estructura de plaques primes i de filament: per tal de reduir encara més la deformació i millorar l’estabilitat estructural, es va afegir una estructura de placa fina i de filament a les superfícies superiors i inferiors de l’esquelet de revestiment. Els resultats de la simulació mostren que l'estructura de la placa fina és millor que l'estructura del filament en la reducció de la deformació i que el 0. 5 mm de gruix de l'estructura de la placa fina aconsegueix un equilibri òptim entre el pes de llum i la dificultat d'impressió.
Anàlisi d'acoblament estructural tèrmic
Tenint en compte que les cavitats de paret fina aliat de Titani han de suportar la cocció de temperatura alta en línia a 25 0 grau per obtenir el nivell de buit objectiu, es va realitzar una anàlisi de simulació de l'acoblament estructural tèrmic. Els resultats mostren que sota l'efecte combinat de 250 graus i l'extracció de buit, la deformació màxima de la cavitat de paret fina en un costat és d'1,65 mm, que és d'aproximadament 0,29 mm més que la de la condició de temperatura ambient; La tensió d’acer inoxidable és de 135 MPa, que està molt per sota del límit de resistència de rendiment i compleix el requeriment de força.
Prova de deformació de la cavitat de paret fina
Per verificar la precisió dels resultats de la simulació, vam realitzar la prova de deformació de la cavitat de paret fina. Sota el buit, es van controlar les dades de deformació de la cavitat de paret fina i es van registrar en temps real mitjançant equips de mesura d’alta precisió. Els resultats de la prova mostren que la deformació real coincideix bé amb els resultats de la simulació, cosa que verifica la fiabilitat del model de simulació. Mentrestant, també hem simulat la deformació en condicions de cocció a alta temperatura per confirmar encara més l’estabilitat de la cavitat en un entorn d’alta temperatura.
