Σχεδιασμός προγράμματος κοιλοτήτων με λεπτό τοίχωμα
Η κοιλότητα με λεπτό τοίχωμα με κράμα τιτανίου υιοθετεί ένα καινοτόμο δομικό σχεδιασμό τριών επιπέδων: το εξωτερικό στρώμα είναι ένα 0. Ο σκελετός της επένδυσης έχει διατομή διαδρόμου σε σχήμα διαδρόμου και σταθεροποιείται από 11 ομοιόμορφα χωρισμένες πλευρές και ράβδους σύνδεσης στις κορυφαίες και κάτω πλευρές για να σχηματίσουν μια σταθερή δομή. Προκειμένου να αποφευχθεί η διαμήκη κίνηση του σκελετού της επένδυσης, η τοποθέτηση των εσοχών με βάθος 0 7 mm κατανέμεται σε ίσα διαστήματα στην κορυφή και στο κάτω μέρος του σωλήνα λεπτού τοιχώματος.
Λαμβάνοντας υπόψη το κόστος κατασκευής και τον χρόνο κύκλου, ο σκελετός επένδυσης είναι 3D εκτυπωμένο με τεχνολογία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM) και η πρώτη ύλη είναι σκόνη κράματος τιτανίου TC4 με μέγεθος σωματιδίων {{2} μm. Αυτή η τεχνολογία όχι μόνο εξασφαλίζει την ακριβή χύτευση του σκελετού επένδυσης, αλλά και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της παραγωγής.
Προκειμένου να αξιολογηθούν οι μηχανικές ιδιότητες της δομής του σκελετού επένδυσης, πραγματοποιήσαμε μια στατική ανάλυση δομικής προσομοίωσης χρησιμοποιώντας το λογισμικό ANSYS Workbench. Με την προσομοίωση της τάσης και της παραμόρφωσης του σκελετού επένδυσης με διαφορετικά πάχη, πλάτη και αποστάσεις κάτω από 0.
Επίδραση του πάχους και του πλάτους: Στην περίπτωση μιας συγκεκριμένης απόστασης, το άγχος του ανοξείδωτου χάλυβα και του κράματος τιτανίου μειώνεται με την αύξηση του πάχους και του πλάτους. Όταν το πάχος φτάσει τα 4mm, η επίδραση της συνέχισης της αύξησης του πλάτους στο στρες καθίσταται ασήμαντη. Ως εκ τούτου, επιλέξαμε μια δομή σκελετού επένδυσης με πάχος 4 mm και πλάτος 11 mm.
Επίδραση της απόστασης: Στην περίπτωση ενός ορισμένου πάχους, με την αύξηση της απόστασης, οι τάσεις των κραμάτων από ανοξείδωτο χάλυβα και τιτανίου και η παραμόρφωση των κοιλοτήτων με λεπτό τοίχωμα αυξάνονται σημαντικά. Λαμβάνοντας υπόψη το περιθώριο ασφάλειας και την παραμόρφωση του άγχους, προσδιορίσαμε 15mm ως τη βέλτιστη απόσταση.
Λεπτή δομή πλάκας και νήματος: Προκειμένου να μειωθεί περαιτέρω η παραμόρφωση και να βελτιωθεί η δομική σταθερότητα, προσθέσαμε δομή λεπτής πλάκας και νήματος στις άνω και κάτω επιφάνειες του σκελετού της επένδυσης. Τα αποτελέσματα προσομοίωσης δείχνουν ότι η δομή της λεπτής πλάκας είναι καλύτερη από τη δομή του νήματος στη μείωση της παραμόρφωσης και το πάχος 5mm της δομής της λεπτής πλάκας επιτυγχάνει μια βέλτιστη ισορροπία μεταξύ του ελαφρού βάρους και της δυσκολίας εκτύπωσης.
Θερμική δομική ανάλυση σύζευξης
Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι κοιλότητες με λεπτό τοιχώματα με κράμα τιτανίου πρέπει να αντέξουν το ψήσιμο υψηλής θερμοκρασίας σε 25 0 για να επιτευχθεί το επίπεδο κενού στόχου, πραγματοποιήσαμε ανάλυση προσομοίωσης θερμικής δομής. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι κάτω από το συνδυασμένο αποτέλεσμα της εξαγωγής 250 μοιρών και κενού, η μέγιστη παραμόρφωση της κοιλότητας με λεπτό τοιχώματα στη μία πλευρά είναι 1,65 mm, η οποία είναι περίπου 0,29 mm περισσότερο από αυτή της κατάστασης θερμοκρασίας δωματίου. Το στρες από ανοξείδωτο χάλυβα είναι 135 MPa, η οποία είναι πολύ κάτω από το όριο αντοχής απόδοσης και πληροί την απαίτηση αντοχής.
Δοκιμή παραμόρφωσης κοιλοτήτων με λεπτό τοίχωμα
Προκειμένου να επαληθευτεί η ακρίβεια των αποτελεσμάτων προσομοίωσης, πραγματοποιήσαμε τη δοκιμή παραμόρφωσης της κοιλότητας με λεπτό τοίχωμα. Κάτω από κενό, τα δεδομένα παραμόρφωσης της κοιλότητας με λεπτό τοίχωμα παρακολουθήθηκαν και καταγράφηκαν σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας εξοπλισμό μέτρησης υψηλής ακρίβειας. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι η πραγματική παραμόρφωση ταιριάζει καλά με τα αποτελέσματα προσομοίωσης, τα οποία επαληθεύουν την αξιοπιστία του μοντέλου προσομοίωσης. Εν τω μεταξύ, προσομοιώσαμε επίσης την παραμόρφωση υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας για να επιβεβαιώσουμε περαιτέρω τη σταθερότητα της κοιλότητας σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας.
