X線では欠陥を検出できず、チタン合金Ti-6Al-4Vの電子ビームヒューズ積層造形技術が画期的な進歩を遂げた

2021年5月11日、南極熊は、最近、西安智栄金属印刷システム有限公司（西安智栄）がチタン合金の電子ビーム溶融ワイヤ積層造形技術で画期的な進歩を遂げ、印刷プロセスパラメータの組み合わせを習得して優れた機械的特性、特に高い疲労性能を実現し、電子ビーム溶融ワイヤ金属積層造形技術を大型航空チタン合金耐荷重構造部品に応用するための強固な基礎を築いたと発表したことを知りました。
2020年末、西安智栄は自社開発・製造のZcompleX3電子ビーム溶融金属積層造形システムで成形したTi-6Al-4V合金材料を使用し、中国科学院瀋陽金属研究所に委託して、異なる方向と応力比でのX線欠陥検出と高サイクル疲労限度試験を実施しました。試験結果によると、試験片内にはX線で検出できる欠陥はありませんでした。試験片にHIP処理と二相固溶体+低温時効の二重熱処理プロセスを施した後、 X方向とZ方向の引張-引張と引張-圧縮の高サイクル疲労限度は、いずれもTi-6Al-4V棒の技術標準要求を上回り、データの整合性も優れていました。
△ZcompleX3 溶融電子ビーム金属プリンター
△中国科学院瀋陽金属研究所発行の試験報告書
電子ビーム溶融積層造形（EBAM）技術
電子ビーム溶融積層造形法（EBAM）は、電子ビームを熱源として利用する3Dプリント分野の最先端技術です。世界的に見ても、米国のSciaky社や中国のXi'an Zhirong社など、数社のみが商用製品を提供できる状況です。
技術原理は次のとおりです。真空環境で、高エネルギー密度の電子ビームが金属表面に衝突して溶融池を形成します。金属ワイヤはワイヤ供給装置を介して溶融池に供給され、溶融されます。同時に、溶融池は事前に計画された経路に沿って移動します。金属材料は層ごとに固化して蓄積し、金属部品またはブランクが製造されるまで、緻密な冶金結合を形成します。 △電子ビーム溶融ワイヤ積層造形技術の模式図△陝西テレビによる2017年の西安智栄の溶融ワイヤ電子ビーム金属3Dプリントシステムに関する報道
この技術の特徴は非常に明白です。真空環境で印刷することで不純物元素の混入を効果的に回避できます。成形速度が速く、材料利用率が高く、ステンレスヒューズの効率は最大15kg / hに達し、大型構造部品の迅速な製造に適しています。成形プロセスの一貫性が良好です。機能傾斜材料積層造形（FGM）と金属ベースの複合積層造形を実行でき、タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルなどの高融点金属も処理できます。しかし、部品の表面精度は高くなく、後でCNC加工が必要になります。 △西安智栄電子ビームヒューズが印刷した金属部品。一部はCNCマシンで加工された。
チタン合金3Dプリントは航空宇宙分野で強力なツールです
航空機製造分野では、海外のチタン合金電子ビーム溶融ワイヤ積層造形技術がロッキード・マーティンのF35ステルス機のフラッペロンスパー、垂直尾翼後部スパー、エアバス機の上翼などに応用され、コストを節約できるだけでなく、納期も大幅に改善されました。中国での対応する応用はまだ空白です。アンタークティック・ベアによると、シアキー氏は電子ビーム積層造形（EBAM）技術を使用して、2020年に1万2000ポンド（5443キログラム）を超えるチタンを印刷した。 △ロッキード・マーティン、F35ステルス機を生産
チタンは1950年代に開発された重要な構造金属です。チタン合金は強度が高く、耐腐食性、耐熱性に優れているため、さまざまな分野で広く使用されています。たとえば、軍用機におけるチタン合金の量は、航空機構造重量の20％〜25％に達することがあり、航空機エンジンにおけるチタン合金の量は、一般的に総構造重量の20％〜30％を占めています。最初の実用的なチタン合金は、1954年に米国で開発に成功したTi-6Al-4Vです。これはチタン合金業界のエース合金です。他の多くのチタン合金は、この合金の改良版と見なすことができます。この合金の使用量は、すべてのチタン合金の75％から85％を占めています。
チタン合金の従来の加工方法は難しく、加工サイクルが長く、材料利用率が低いという問題がありました。また、大型構造物の中には複雑な形状や特殊な仕様のものもあり、鍛造法では実現が困難です。統計によると、我が国の大型航空チタン合金部品の材料利用率は非常に低く、平均10％以下です。また、金型鍛造や鋳造には多数の工具や金型が必要であり、研究開発コストの増加につながります。金属積層造形技術を利用してチタン合金部品を生産することで、構造を一体化でき、コストとサイクルを削減し、迅速な対応と金型レスの一体製造の目的を達成できます。材料を3分の2以上節約でき、CNC処理時間を半分以上に短縮できます。金型が不要なため、開発コスト、特に初品と小ロットの開発コストを大幅に削減できます。
西安智栄について
西安智栄金属印刷システム有限公司は、電子ビーム熱源技術に重点を置く中国で数少ない金属3D印刷技術企業の1つです。自社開発・製造の溶融電子ビーム金属積層造形システムは、大型金属構造物の高速・低コスト製造に適しています。溶融電子ビーム金属印刷技術と粉末床電子ビーム金属印刷技術の分野では、独立した知的財産権を持つコア技術を有しており、主導的なEBVF3®技術プラットフォームに基づくZcomplex®シリーズの溶融電子ビーム金属印刷システムと、独自のSmartBeam®技術プラットフォームに基づくZScan®シリーズの粉末床電子ビーム金属印刷システムを設計・製造しています。
極めて高い材料性能要件を持つ航空構造部品、特に疲労荷重に耐える構造部品の製造におけるチタン合金の応用を拡大するため、西安智栄技術チームは2017年からチタン合金電子ビームヒューズ積層造形技術に関する膨大な研究を実施し、2020年末に画期的な成果を達成しました。

西安智栄協力WeChat: qinshanwangchu

X線では欠陥を検出できず、チタン合金Ti-6Al-4Vの電子ビームヒューズ積層造形技術が画期的な進歩を遂げた

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