01 "ارتباط اجتناب ناپذیر" بین تجهیزات زیر آب و آلیاژهای تیتانیوم
کشور ما منابع دریایی فراوانی دارد و تجهیزات زیر آب به عنوان ابزاری حیاتی برای اکتشاف اقیانوس عمل می کند. اهمیت آن بدیهی است-. در روزهای اولیه، تجهیزات زیر آب عمدتاً از مواد پایه آهن- ساخته می شدند. بعدها، برای دستیابی به سبک وزن، از مواد آلیاژ آلومینیوم به طور گسترده استفاده شد. با این حال، با پیشرفت استراتژی تبدیل شدن به یک قدرت دریایی، تجهیزات زیر آب باید قابلیت‌های-ناوبری طولانی،-عملیات طولانی-و عملیات در عمق-در آب را داشته باشند. آلیاژهای تیتانیوم به دلیل وزن سبک، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، و ویژگی‌های غیر مغناطیسی خود برجسته می‌شوند و آنها را به انتخابی ایده‌آل برای مواد ساختاری در تجهیزات زیر آب تبدیل می‌کند. با این وجود، پردازش آلیاژ تیتانیوم دشوار است و روش‌های پردازش سنتی مشکلاتی مانند دقت ابعادی ضعیف، چرخه‌های پردازش طولانی و هزینه‌های بالا دارند. این همچنین فضایی را برای استفاده از فناوری تولید افزودنی فراهم می‌کند که نه تنها مشکلات پردازش آلیاژ تیتانیوم را حل می‌کند، بلکه کارایی تولید و مزایای اقتصادی را نیز به طور قابل‌توجهی بهبود می‌بخشد.
02 فناوری ساخت افزودنی: از تولد تا توسعه
مفهوم فناوری ساخت افزودنی را می توان به اواخر قرن نوزدهم در ایالات متحده جستجو کرد. اما به دلیل محدودیت های فنی در آن زمان، این ایده محقق نشد. در دهه 1980 بود که پیشرفت‌ها در فناوری همجوشی حرارتی با انرژی بالا و فناوری نمونه‌سازی سریع، پایه و اساس توسعه فناوری تولید افزودنی را ایجاد کرد. از آن زمان، این فناوری به طور مداوم در زمینه‌هایی مانند هوافضا، پزشکی و خودرو ظهور کرده است و اکنون به یکی از{6}}فناوری‌های کلیدی پیشرو در صنعت تولید تبدیل شده است. هسته فناوری ساخت افزودنی در "مونتاژ لایه به-لایه" نهفته است. از منابع گرمایی مانند لیزر، پرتوهای الکترونی یا قوس‌ها برای ذوب پودرها یا سیم‌ها استفاده می‌کند و آنها را طبق یک مدل سه بعدی{11} لایه به لایه می‌سازد و در نهایت به شکل‌گیری کلی اجزاء می‌رسد. این فناوری نه تنها محدودیت های تولید سنتی را می شکند، بلکه راه حل جدیدی را برای ساخت سازه های پیچیده ارائه می دهد.
03 کاربرد فناوری ساخت افزودنی در تجهیزات آلیاژ تیتانیوم زیر آب
ساخت نوآورانه پروانه ها:
ملخ یکی از اجزای پیشرانه مهم تجهیزات زیر آب است. در گذشته، پروانه های ریخته گری آلیاژ تیتانیوم با چالش های هزینه بالا و فرآیند دست و پا گیر مواجه بودند. وقتی حجم تولید کم بود، اگرچه پردازش مکانیکی صفحات ضخیم راحت‌تر بود، اما میزان استفاده از مواد بسیار کم بود. در سال 2017، گروه Damen، تولیدکننده ملخ آلمانی Promarin، ارائه‌دهنده نرم‌افزار Autodesk و آزمایشگاه ساخت افزودنی روتردام (RAMLAB) با یکدیگر همکاری کردند و اولین پروانه سه -نیکلی{5}}آلومینیوم برنزی آلومینیومی (با قطر 1.340 کیلوگرم) و با استفاده از سیم افزودنی 1.34 متر و با استفاده از یک سیم افزودنی 1.34 متر و با موفقیت به پایان رسید. تکنولوژی ساخت تست های عملکرد مربوطه گذرانده شد و از انجمن طبقه بندی فرانسه گواهینامه دریافت کرد. گروه صنعت کشتی‌سازی چین Fenxi Heavy Industry Co., Ltd. به طور مشترک با Shaanxi Changlong Jiuzhou Metal Technology Co., Ltd. از فناوری LMD برای آزمایش-تولید پروانه آلیاژ تیتانیوم هفت{15}}پره (با قطر 800 میلی‌متر و وزن 30) استفاده کردند که در حال حاضر برای رده‌بندی 30 استفاده می‌شود. جامعه در مقایسه با روش‌های تولید سنتی، ساخت افزودنی مزایای منحصر به فردی را در ساخت پروانه نشان می‌دهد و بسیاری از مشکلات را حل می‌کند.
پیشرفت در ساخت پوسته های توخالی:
پوسته های توخالی یکی از چالش برانگیزترین اجزای تجهیزات زیر آب هستند. روش سنتی آهنگری حلقه ها و جوش دادن آنها به یکدیگر دارای مشکلاتی مانند سختی مونتاژ بالا، جوش های متعدد، تغییر شکل جوشکاری زیاد، میزان کم استفاده از مواد و زمان پردازش طولانی است. شرکت ما تولید آزمایشی پوسته های توخالی را با استفاده از فناوری LMD با موفقیت به پایان رسانده است. پس از آزمایش، این قطعه تست عملکرد مکانیکی و تست فشار آب خارجی را با موفقیت پشت سر گذاشت. در مقایسه با روش های پردازش سنتی، میزان استفاده از مواد از 50٪ به 95٪ افزایش یافته است، زمان پردازش از 7 روز به 1 روز کاهش یافته است، هزینه ساخت 20٪ کاهش یافته است، به طور قابل توجهی کارایی تولید و مزایای اقتصادی را بهبود می بخشد.
اکتشاف و آزمایش مخازن تحت فشار:
در کشورهای خارجی، تیم Breddermann با موفقیت پوسته‌های نیم‌کره‌ای آلیاژ تیتانیوم GR5 را با استفاده از فناوری LMD ساخت و ارزیابی‌ها و آزمایش‌هایی را روی آنها انجام داد تا کاربردهای بالقوه‌شان را در تجهیزات زیر آب کشف کند. این تحقیق نشان داد که بهینه سازی جهت ساخت و ساز و معرفی ساختارهای پشتیبان می تواند دقت ابعادی دسته دوم نیمکره ها را بهبود بخشد. آزمایش‌های شکست نشان داد که ظرفیت تحمل فشار دسته دوم نیمکره‌ها به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است، که مرجع مهمی برای توسعه تجهیزات آلیاژ تیتانیوم زیر آب است.
04 "برجسته" فناوری ساخت افزودنی
فن آوری تولید افزودنی با فناوری های پردازش سنتی متفاوت است. بر اساس مدل‌های سه‌بعدی، در لایه‌ها، با استفاده از منابع گرمایی مانند لیزر، پرتوهای الکترونی یا جریان‌های قوس الکتریکی برای ذوب پودرها یا سیم‌ها، پردازش می‌کند و آنها را لایه به لایه می‌سازد تا به شکل‌گیری کلی اجزا دست یابد. در ساخت تجهیزات آلیاژ تیتانیوم زیر آب، این فناوری مزایای آشکاری دارد.
سازگاری قوی با اندازه:
فناوری ذوب انتخابی لیزری (SLM) اگرچه محدود به فضای محفظه خلاء است، تجهیزات داخلی و خارجی می توانند بیش از 60 درصد از اجزای تجهیزات زیر آب را پوشش دهند و با توسعه فناوری، اندازه شکل دهی مدام افزایش می یابد. در حالی که فن‌آوری‌های رسوب‌گذاری همجوشی لیزری (LMD) و ساخت افزودنی قوس (WAAM) اساساً هیچ محدودیتی در اندازه تشکیل قطعه ندارند، می‌توانند نیازهای اجزای بزرگ را برآورده کنند و پس از پردازش دقیق بعدی، می‌توانند الزامات استفاده از تجهیزات را برآورده کنند.
مزایای قابل توجه در ساخت سازه های پیچیده:
با در نظر گرفتن پروانه ها و پوسته های توخالی، روش ساخت سنتی دارای هزینه های بالا، فرآیندهای پیچیده و استفاده کم از مواد است. با تکنولوژی ساخت افزودنی می توان این مشکلات را حل کرد و راندمان تولید را بهبود بخشید. به عنوان مثال، پروانه‌های هفت برگ آلیاژ تیتانیوم و پوسته‌های توخالی که شرکت ما تولید کرده است-در عملکرد، هزینه و چرخه پردازش بسیار بهبود یافته است.
ترکیب و عملکرد مواد تضمین شده است:
مطالعات نشان داده‌اند که اجزای آلیاژ تیتانیوم پردازش‌شده توسط فناوری ساخت افزودنی می‌توانند الزامات استاندارد برای ترکیب شیمیایی را برآورده کنند، و خواص مکانیکی برخی از قطعات آلیاژ تیتانیوم GR5 آماده‌شده فرآیند{0} نیز می‌تواند استانداردها را برآورده کند. اگرچه انرژی ضربه کمتر از آهنگری است، عملکرد کلی خوب است.
