Visão geral da aplicação de aviação
A tecnologia de fabricação aditiva de metal a laser desempenha um papel decisivo no desenvolvimento da indústria da aviação. A tecnologia de revestimento a laser pode melhorar a dureza da superfície, resistência ao desgaste, resistência à corrosão e resistência à fadiga de peças aeroespaciais sob condições de trabalho adversas, aumentar a vida útil dos materiais e também pode ser usada para reparar peças desgastadas e economizar processamento. custo. A tecnologia de impressão 3D de metal a laser é aplicada à rápida fabricação de peças de aeronaves, o que pode reduzir o processo de fabricação de peças e melhorar a qualidade das peças. Em países estrangeiros, as principais empresas fabricantes de motores aeroespaciais, como GE, Rolls-Royce e Prewitt, começaram a desenvolver a aplicação da tecnologia de fabricação aditiva a laser na moldagem, fabricação e reparo de peças aeroespaciais já na década de 1980. Entre eles, está o reparo aditivo a laser de pás de turbinas de alta pressão. É uma tecnologia madura há 20 anos e é amplamente utilizada no reparo de pontas de pás de turbinas e rachaduras profundas em motores de aeronaves comerciais.
A tecnologia de aditivos a laser é aplicável a uma ampla gama de sistemas de materiais, incluindo aço de alta resistência, ligas de alumínio, ligas de alta temperatura à base de níquel, ligas de alta temperatura à base de cobalto, ligas de titânio, etc. . A tecnologia de aditivos a laser é atualmente o método técnico mais viável para reparo aditivo de alguns componentes quentes do motor. Atualmente, o desenvolvimento de processos de reparo de aditivos a laser para ligas de alta temperatura à base de níquel comumente usadas, como IN625, Waspaloy, IN718, IN738, etc., está relativamente maduro. Uma grande quantidade de dados da literatura relata a microestrutura e as propriedades mecânicas das peças reparadas, bem como planos otimizados de tratamento térmico pós-reparo. A deposição direta de metal a laser de superligas à base de níquel, após tratamento térmico otimizado, possui propriedades superiores às das peças fundidas e comparáveis ​​às das peças forjadas.
De acordo com a teoria existente sobre o crescimento de estruturas cristalinas orientadas na formação direta a laser, um gradiente de temperatura ultra-alta de cima para baixo (até 10 ^ 6K/m) é formado entre a poça fundida e o substrato durante o processo de formação direta a laser . Sob a taxa de resfriamento ultra-alta, a poça fundida solidifica instantaneamente (a taxa de solidificação pode atingir 24 mm/s), fazendo com que a microestrutura da camada de revestimento exiba um padrão de crescimento de cristal direcional forçado ao longo do eixo Z. Portanto, o gradiente de temperatura é a principal força motriz que afeta o crescimento de cristais orientados. Para obter uma estrutura cristalina bem orientada, o fundo do substrato deve ser resfriado por convecção para aumentar o gradiente de temperatura. No entanto, não importa qual método seja usado para resfriar o substrato para aumentar o gradiente de temperatura, o gradiente de temperatura nas áreas de ambos os lados da poça fundida ainda não segue a direção do eixo Z. Isso ocorre porque está em contato direto com o gás protetor circundante e transfere calor. A taxa de resfriamento também é muito rápida, fazendo com que o gradiente de temperatura na direção R comece a afetar o cristal orientado. O crescimento é afetado, e com o acúmulo contínuo de calor durante o processo de formação, o gradiente de temperatura na direção Z diminui, e a influência do gradiente de temperatura na direção R torna-se cada vez mais óbvia, de modo que a direção de crescimento do orientado o cristal é desviado e não pode estar ao longo do eixo Z. O crescimento epitaxial direcional afeta, em última análise, a microestrutura e as propriedades de toda a peça formada.

Introdução ao software de controle de circuito fechado de temperatura
A fim de superar o problema acima mencionado de deflexão do gradiente de temperatura em ambos os lados da poça fundida durante o processo de formação de ligas de alta temperatura, o sistema de revestimento Huirui fornece um método de aquecimento por indução para controlar o crescimento direcional de ligas de alta temperatura. formado diretamente pelo laser. Este método garante que toda a área da poça fundida esteja em processo de solidificação. O gradiente positivo de temperatura ao longo da direção Z é mantido, de modo que a parte formada tem uma estrutura cristalina orientada mais completa que cresce epitaxialmente ao longo do eixo Z.
O sistema de aquecimento por indução utiliza equipamento de aquecimento por indução de alta frequência, que pode aquecer com eficiência peças estruturais de paredes finas. Um termômetro infravermelho de duas cores de alto desempenho é usado para monitorar a temperatura de pré-aquecimento das peças em tempo real, e a temperatura da peça pode ser medida com precisão e estabilidade na faixa de temperatura de 600-1400°C. O ângulo e a atitude do termômetro podem ser ajustados através da interface do software, facilitando a mira na peça aquecida e a obtenção de medições precisas.
A imagem abaixo mostra o software de controle de feedback de temperatura desenvolvido de forma independente pela Huirui Company. Ele pode ajustar e controlar a potência de aquecimento por indução em tempo real através do computador para estabilizar a temperatura de aquecimento da peça dentro da faixa de +/-5 ℃ da temperatura definida. Curvas de cores diferentes na curva da interface do software representam respectivamente o valor da temperatura definida, o valor da temperatura medida e o valor de configuração da potência de aquecimento.
O primeiro estágio da curva é o estágio de controle em malha aberta, onde a potência de aquecimento é constante e a temperatura aumenta;
O segundo estágio é o estágio de ajuste do controlador, onde a potência de aquecimento e a temperatura medida oscilam e depois convergem;
O terceiro estágio é o estágio de estabilização, onde a temperatura medida se estabiliza perto da estabilidade definida.
Depois de adotar o controle de circuito fechado de temperatura, curvas razoáveis ​​de aquecimento, isolamento e resfriamento podem ser definidas de acordo com as condições reais do material e da peça de trabalho para obter um processo de tratamento térmico preciso no processo de reparo a laser. Este processo é muito importante para o reparo de ligas resistentes a altas temperaturas. A estrutura é regulada por controle preciso de temperatura para garantir que não haja rachaduras durante o processo de aditivo a laser. As propriedades mecânicas ideais podem ser alcançadas sem tratamento térmico adicional após aditivo a laser.
O controle de temperatura de circuito fechado de pré-aquecimento por indução também pode funcionar simultaneamente com o sistema de controle de circuito fechado de poça fundida para garantir em conjunto a estabilidade e consistência do processo.