Adakah aloi kuprum sesuai untuk pencetakan 3D sistem penyejukan acuan?

1. Faedah prestasi utama aloi tembaga ialah ia boleh mengalirkan haba dan menahan haba pada masa yang sama.
Perkara paling penting yang perlu dilakukan oleh sistem penyejukan acuan ialah menyingkirkan haba dengan cepat dan boleh berfungsi dalam tetapan-tekanan tinggi dan suhu tinggi-. Aloi tembaga ialah bahan yang bagus untuk sistem penyejukan percetakan 3D kerana ia mempunyai kualiti fizikal yang hebat.
Kekonduksian terma yang sangat tinggi: Kuprum tulen mempunyai kekonduksian terma 401 W/(m · K), iaitu 8 hingga 10 kali ganda daripada keluli acuan. Walaupun selepas dirawat dengan aloi (seperti aloi CuCrZr), kekonduksian termanya kekal antara 200 dan 300 W/(m · K), yang jauh lebih tinggi daripada bahan penyejukan standard. Harta ini membolehkan sistem penyejukan aloi kuprum cepat menyingkirkan haba acuan, yang memendekkan kitaran pengacuan. Selepas menggunakan saluran air penyejuk bercetak aloi tembaga 3D untuk acuan bampar kereta tertentu, masa yang diambil untuk membuat sekeping berubah daripada 18 saat kepada 12 saat, dan jumlah tenaga yang digunakan berkurangan sebanyak 22%.
Rintangan kepada keletihan haba: Suhu permukaan acuan banyak berubah dalam situasi dengan tekanan dan kelajuan tinggi. Aloi kuprum jauh lebih tahan terhadap kelesuan haba daripada keluli, dan pekali pengembangan habanya adalah padanan yang baik untuk keluli acuan. Ini mengurangkan kemungkinan retak akibat tekanan haba. Selepas 10,000 kitaran pada suhu tinggi 600 darjah, data eksperimen menunjukkan bahawa aloi CuCrZr masih mempunyai lebih daripada 90% kekuatan awalnya. Jangka hayatnya lebih daripada tiga kali ganda daripada acuan biasa.
Aloi tembaga secara semula jadi tahan terhadap ion klorida, sulfida, dan bahan menghakis lain dalam penyejuk. Ia amat baik untuk situasi menghakis seperti kejuruteraan tentera laut dan acuan kimia. Menambah sejumlah kecil nikel, zirkonium dan unsur lain boleh menjadikannya lebih tahan terhadap kakisan dan membantu sistem penyejukan bertahan lebih lama.
2. 3Kebolehsuaian proses pencetakan D: mengatasi batasan pembuatan konvensional
Terdapat dua masalah utama dengan pemprosesan aloi kuprum tradisional: pertama, kekonduksian terma yang tinggi bagi kolam lebur menjadikannya kehilangan haba dengan cepat, yang boleh menyebabkan kecacatan seperti delaminasi dan lencong; Kedua, pemantulan tinggi (sehingga 98% untuk laser 1064nm) menjadikannya sukar untuk menggunakan teknologi SLM biasa. Inovasi proses telah membantu teknologi percetakan 3D mengatasi beberapa masalah:
Teknologi SLM laser hijau: Laser hijau 515nm panjang gelombang meningkatkan kadar penyerapan tembaga cahaya hijau kepada 40%, iaitu 8 kali lebih tinggi daripada laser inframerah hampir-. Peralatan versi hijau TruPrint 5000 daripada firma Tongkuai Jerman boleh mencetak pemecut empat kali ganda RF tembaga tulen dengan ketumpatan 99.95% dan kekonduksian 100% IACS. Dengan melaraskan titik tumpuan (25 μm) dan pendekatan pengimbasan, teknologi ini menjadikan cetakan aloi tembaga tiga kali lebih cekap daripada kaedah sedia ada.
Teknologi peleburan rasuk elektron (EBM) menggunakan rasuk elektron sebagai sumber haba untuk mengelakkan masalah dengan pemantulan tinggi dan suasana vakum untuk menghentikan kuprum daripada teroksida. Kekasaran permukaan Ra bahagian aloi kuprum yang dicetak oleh EBM adalah Kurang daripada atau sama dengan 6.3 μm, yang bermaksud ia boleh digunakan serta-merta untuk acuan ketepatan tanpa sebarang prosedur tambahan. Tetapi teknologi ini memerlukan kos yang tinggi untuk disediakan, dan buat masa ini ia kebanyakannya digunakan dalam-kawasan tinggi seperti aeroangkasa.
Pemendapan Tenaga Terarah Laser (LP-DED): Masalah "manik kimpalan" dalam pembuatan aditif aloi kuprum dibetulkan dengan "meningkatkan tenaga laser." Semasa mencetak aloi CuCrZr, pasukan penyelidik dari Institut Teknologi Kebangsaan India menggunakan kuasa rendah 200W untuk tiga lapisan pertama untuk memastikan ia melekat pada substrat. Mereka kemudiannya menaikkan kuasa kepada 1000W untuk dipadankan dengan kekonduksian terma bahan, yang membawa kepada ketumpatan 97.47% dan kekonduksian terma 168.3 W/(m · K).
3. Contoh cara industri berfungsi: dari makmal ke barisan pembuatan
Kemudahan Tesla di Shanghai menggunakan sistem penyejukan aloi kuprum bercetak 3D-untuk membetulkan acuan tuangan-die besar dalam industri acuan automotif. Ia hanya mengambil masa 72 jam untuk membaiki kerosakan acuan dan mengembalikan pengeluaran ke landasan yang betul, iaitu 90% lebih cepat daripada proses pembaikan biasa. Reka bentuk penyejukan konformal menjadikan suhu acuan lebih sekata sebanyak 80% dan kadar kelayakan produk meningkat daripada 92% kepada 98%.
Pembuat telefon mudah alih menggunakan percetakan 3D aloi tembaga untuk membuat acuan pengeluaran percubaan dengan pantas, yang mengurangkan masa yang diperlukan untuk membangunkan peranti baharu daripada 18 bulan kepada 12 bulan. Litar air penyejuk mempunyai topologi-binaan yang dioptimumkan yang menjadikan penghantaran haba 120% lebih baik pada kuasa pam yang sama. Ini sangat mengurangkan kemungkinan produk meleding atau berubah bentuk.
Di kawasan aeroangkasa, Ursa Major membuat ruang pembakaran roket bercetak-berasaskan 3D-kuprum pertama. Reka bentuk saluran penyejukan bersepadunya menurunkan suhu dinding kebuk pembakaran sebanyak 300 darjah dan beratnya sebanyak 40%. Bahagian ini dibina daripada aloi CuCrZr dan telah diuji 1000 kali pada tekanan 6MPa tanpa pecah, membuktikan bahawa aloi tembaga cetakan 3D boleh dipercayai dalam keadaan yang teruk.