Ոչ առևտրային կազմակերպությունները, լրատվամիջոցները և հանրությունը կարող են նկարներ ներբեռնել MIT-ի մամուլի գրասենյակի կայքից՝ Creative Commons Attribution ոչ առևտրային, ոչ ածանցյալ լիցենզիայի ներքո:Դուք չպետք է փոփոխեք ներկայացված պատկերները, միայն կտրեք դրանք ճիշտ չափի:Պատկերները պատճենելիս պետք է օգտագործվեն կրեդիտներ.«MIT» վարկը պատկերների համար, եթե ստորև նշված չէ:
MIT-ում մշակված նոր ջերմային մշակումը փոխում է 3D տպագրված մետաղների միկրոկառուցվածքը՝ դարձնելով նյութն ավելի ամուր և ավելի դիմացկուն ծայրահեղ ջերմային պայմանների նկատմամբ:Այս տեխնոլոգիան կարող է թույլ տալ 3D տպագրել բարձր արդյունավետության շեղբեր և թիակներ գազային տուրբինների և ռեակտիվ շարժիչների համար, որոնք արտադրում են էլեկտրաէներգիա՝ հնարավորություն տալով նոր ձևավորումներին նվազեցնել վառելիքի սպառումը և էներգաարդյունավետությունը:
Այսօրվա գազատուրբինային շեղբերները պատրաստվում են ավանդական ձուլման գործընթացի միջոցով, որի ժամանակ հալած մետաղը լցվում է բարդ ձևերի մեջ և ուղղորդված ամրացվում:Այս բաղադրիչները պատրաստված են մոլորակի ամենաջերմակայուն մետաղական համաձուլվածքներից, քանի որ դրանք նախատեսված են չափազանց տաք գազերի մեջ բարձր արագությամբ պտտվելու համար, էլեկտրակայաններում էլեկտրաէներգիա արտադրելու և ռեակտիվ շարժիչների համար մղում ապահովելու համար:
Աճում է հետաքրքրությունը տուրբինային շեղբերների արտադրության նկատմամբ՝ օգտագործելով 3D տպագրությունը, ինչը, ի լրումն բնապահպանական և տնտեսական օգուտների, թույլ է տալիս արտադրողներին արագ արտադրել ավելի բարդ և էներգաարդյունավետ երկրաչափություններով շեղբեր:Սակայն տուրբինի շեղբերների 3D տպագրության ջանքերը դեռ պետք է հաղթահարեն մեկ մեծ խոչընդոտ՝ սողալը:
Մետաղագործության մեջ սողանքը հասկացվում է որպես մետաղի անդառնալի դեֆորմացման միտում մշտական մեխանիկական սթրեսի և բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում:Մինչ հետազոտողները ուսումնասիրում էին տուրբինի շեղբեր տպելու հնարավորությունը, նրանք պարզեցին, որ տպագրության գործընթացում ստացվում են տասնյակից մինչև հարյուրավոր միկրոմետր չափերի նուրբ հատիկներ՝ միկրոկառուցվածք, որը հատկապես հակված է սողացողին:
«Գործնականում դա նշանակում է, որ գազատուրբինն ավելի կարճ կյանք կունենա կամ ավելի քիչ խնայողություն կունենա», - ասում է Զաքարի Կորդերոն՝ MIT-ի ավիատիեզերական բոյինգի պրոֆեսոր:«Սրանք ծախսատար վատ արդյունքներ են»:
Կորդերոն և գործընկերները գտել են 3D տպագրված համաձուլվածքների կառուցվածքը բարելավելու միջոց՝ ավելացնելով լրացուցիչ ջերմային մշակման քայլ, որը տպագիր նյութի մանր հատիկները վերածում է ավելի մեծ «սյունաձև» հատիկների՝ ավելի ամուր միկրոկառուցվածք, որը նվազագույնի է հասցնում նյութի սողացող ներուժը:նյութ, քանի որ «սյուները» հավասարեցված են առավելագույն լարվածության առանցքին:Հետազոտողները ասում են, որ «Aditive Manufacturing»-ում այսօր ուրվագծված մոտեցումը ճանապարհ է հարթում գազատուրբինների շեղբերների արդյունաբերական 3D տպագրության համար:
«Մոտ ապագայում մենք ակնկալում ենք, որ գազային տուրբիններ արտադրողներն իրենց շեղբերները կտպեն հավելանյութերի լայնածավալ արտադրական գործարաններում և այնուհետև կվերամշակեն դրանք՝ օգտագործելով մեր ջերմային մշակումը», - ասաց Կորդերոն:«3D տպագրությունը թույլ կտա նոր հովացման ճարտարապետություններ, որոնք կարող են բարձրացնել տուրբինների ջերմային արդյունավետությունը՝ թույլ տալով նրանց արտադրել նույն քանակությամբ էներգիա՝ միաժամանակ այրելով ավելի քիչ վառելիք և, ի վերջո, արտանետելով ավելի քիչ ածխածնի երկօքսիդ»:
Կորդերոյի ուսումնասիրությունը համահեղինակել են առաջատար հեղինակներ Դոմինիկ Պիչին, Քրիստոֆեր Քարթերը և Անդրես Գարսիա-Խիմենեսը Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտից, Անուգրահապրադա Մուկունդանը և Մարի-Ագաթա Շարպանը Իլինոյսի համալսարանից Ուրբանա-Շամպայնից և Դոնովան Լեոնարդը Օքից: Ռիջի ազգային լաբորատորիա.
Թիմի նոր մեթոդը ուղղորդված վերաբյուրեղացման ձև է, ջերմային մշակում, որը նյութը տեղափոխում է տաք գոտու միջով ճշգրիտ վերահսկվող արագությամբ՝ միաձուլելով նյութի բազմաթիվ մանրադիտակային հատիկներ՝ վերածելով ավելի մեծ, ուժեղ, ավելի միատեսակ բյուրեղների:
Ուղղորդված վերաբյուրեղացումը հորինվել է ավելի քան 80 տարի առաջ և կիրառվել դեֆորմացվող նյութերի վրա:Իրենց նոր ուսումնասիրության մեջ MIT-ի թիմը կիրառել է ուղղորդված վերաբյուրեղացում 3D տպագրված գերհամաձուլվածքների համար:
Թիմը փորձարկել է այս մեթոդը 3D տպագրված նիկելի վրա հիմնված գերհամաձուլվածքների, մետաղների վրա, որոնք սովորաբար ձուլվում և օգտագործվում են գազատուրբիններում:Մի շարք փորձերի ընթացքում հետազոտողները տեղադրեցին ձողանման գերհամաձուլվածքների 3D տպագրված նմուշներ սենյակային ջերմաստիճանի ջրային բաղնիքում անմիջապես ինդուկցիոն կծիկի տակ:Նրանք դանդաղորեն ջրից դուրս հանեցին յուրաքանչյուր ձողը և տարբեր արագություններով անցան կծիկի միջով՝ զգալիորեն տաքացնելով ձողերը մինչև 1200-ից մինչև 1245 աստիճան Ցելսիուս:
Նրանք պարզել են, որ ձողը որոշակի արագությամբ (ժամում 2,5 միլիմետր) և որոշակի ջերմաստիճանում (1235 աստիճան Ցելսիուս) քաշելը ստեղծում է կտրուկ ջերմաստիճանի գրադիենտ, որն անցում է առաջացնում տպագիր մեդիայի մանրահատիկ միկրոկառուցվածքում:
«Նյութը սկսվում է որպես փոքր մասնիկներ՝ թերություններով, որոնք կոչվում են տեղահանումներ, ինչպես կոտրված սպագետտի», - բացատրեց Կորդերոն:«Երբ դուք տաքացնում եք նյութը, այդ թերությունները անհետանում և վերակառուցվում են, և հատիկները կարող են աճել:հացահատիկները կլանելով թերի նյութը և ավելի փոքր հատիկները՝ մի գործընթաց, որը կոչվում է վերաբյուրեղացում»։
Ջերմային մշակված ձողերը սառեցնելուց հետո հետազոտողները ուսումնասիրել են դրանց միկրոկառուցվածքը՝ օգտագործելով օպտիկական և էլեկտրոնային մանրադիտակներ և պարզել, որ նյութի մանրադիտակային մանրադիտակները փոխարինվել են «սյունաձև» հատիկներով կամ բյուրեղանման երկար հատվածներով, որոնք շատ ավելի մեծ էին, քան սկզբնականը։ հատիկներ..
«Մենք ամբողջությամբ վերակազմավորվեցինք», - ասաց գլխավոր հեղինակ Դոմինիկ Փիչը:«Մենք ցույց ենք տալիս, որ մենք կարող ենք մեծացնել հացահատիկի չափը մի քանի կարգով, որպեսզի ձևավորվի մեծ քանակությամբ սյունաձև հատիկներ, ինչը տեսականորեն պետք է հանգեցնի սողացող հատկությունների զգալի բարելավմանը»:
Թիմը նաև ցույց տվեց, որ նրանք կարող են վերահսկել ձողերի նմուշների ձգման արագությունը և ջերմաստիճանը, որպեսզի մանրակրկիտ կարգավորեն նյութի աճող հատիկները՝ ստեղծելով հատիկի հատուկ չափի և կողմնորոշման շրջաններ:Վերահսկողության այս մակարդակը կարող է արտադրողներին թույլ տալ տպել տուրբինի շեղբերներ տեղանքի հատուկ միկրոկառուցվածքներով, որոնք կարող են հարմարեցվել հատուկ աշխատանքային պայմաններին, ասում է Կորդերոն:
Cordero-ն նախատեսում է փորձարկել 3D տպագրված մասերի ջերմային մշակումը տուրբինի շեղբերին ավելի մոտ:Թիմը նաև փնտրում է առաձգական ուժն արագացնելու ուղիներ, ինչպես նաև ստուգում է ջերմային մշակված կառույցների սողացող դիմադրությունը:Նրանք այնուհետև ենթադրում են, որ ջերմային մշակումը կարող է հնարավորություն տալ 3D տպագրության գործնական կիրառմանը՝ ավելի բարդ ձևերով և նախշերով արդյունաբերական կարգի տուրբինային շեղբեր արտադրելու համար:
«Նոր շեղբերները և սայրերի երկրաչափությունը կդարձնեն ցամաքային գազային տուրբինները և, ի վերջո, ինքնաթիռների շարժիչները ավելի էներգաարդյունավետ», - ասաց Կորդերոն:«Հիմնական տեսանկյունից սա կարող է նվազեցնել CO2 արտանետումները՝ բարելավելով այս սարքերի արդյունավետությունը»:
Հրապարակման ժամանակը՝ նոյ-15-2022
