تصميم برنامج تجويف رفيع الجدران
تعتمد تجويف سبيكة التيتانيوم المبطنة على الجدران الرقيقة تصميمًا هيكليًا مبتكرًا من ثلاثة طبقات: الطبقة الخارجية هي 0. 3 مم 316L من الفولاذ المقاوم للصدأ ، والطبقة الوسطى عبارة عن هيكل عيب من سبائك TC4 ، والطبقة الداخلية هي عبارة عن مجموعة من الفراغات الفاكهة الداخلية. يحتوي الهيكل العظمي للبطانة على مقطع عرضي على شكل مدرج ويتم إصلاحه بواسطة 11 أضلاعًا متباعدة بالتساوي وقضبان ربط على الجانبين العلوي والسفلي لتشكيل بنية مستقرة. من أجل منع الحركة الطولية للهيكل العظمي للبطانة ، يتم توزيع المسافات البادئة في وضع بعمق 0. 7 مم على فترات متساوية في أعلى وأسفل الأنبوب الرقيق.
بالنظر إلى تكلفة التصنيع ووقت الدورة ، يتم طباعة الهيكل العظمي للبطانة ثلاثية الأبعاد بواسطة تقنية ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) ، والمواد الخام هي مسحوق سبيكة TC4 Titanium مع حجم جسيم من 20-63 μm. لا تضمن هذه التكنولوجيا فقط القولبة الدقيقة للهيكل العظمي للبطانة ، ولكنها تعمل أيضًا على تحسين كفاءة الإنتاج.
من أجل تقييم الخصائص الميكانيكية لهيكل الهيكل العظمي للبطانة ، أجرينا تحليل محاكاة هيكلي ثابت باستخدام برنامج ANSYS Workbench. من خلال محاكاة الإجهاد وتشوه الهيكل العظمي للبطانة مع سماكة مختلفة ، وعرض وفواصل تحت {0}}. 1 ميجا باسكال ضغط على السطح الخارجي للأنابيب الرقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، توصلنا إلى الاستنتاجات التالية:
تأثير السماكة والعرض: في حالة تباعد معين ، يتناقص إجهاد الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التيتانيوم مع زيادة السماكة والعرض. عندما يصل سمك 4 مم ، يصبح تأثير الاستمرار في زيادة العرض على الإجهاد ضئيلة. لذلك ، اخترنا هيكل الهيكل العظمي بطانة بسمك 4 مم وعرض 11 ملم.
تأثير التباعد: في حالة سماكة معينة ، مع زيادة التباعد ، تزداد ضغوط الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التيتانيوم وتشوه تجاويف رقيقة الجدران بشكل كبير. بالنظر إلى هامش سلامة الإجهاد والتشوه ، حددنا 15 مم كتباعد الأمثل.
هيكل اللوحة الرقيقة والخيوط: من أجل تقليل التشوه وتحسين الاستقرار الهيكلي ، أضفنا هيكل اللوحة الرقيقة والخيوط على الأسطح العلوية والسفلية للهيكل العظمي للبطانة. تُظهر نتائج المحاكاة أن بنية اللوحة الرقيقة أفضل من بنية الشعيرة في تقليل التشوه ، وأن سمك {0}}.
تحليل الاقتران الحراري
بالنظر إلى أن سبيكة التيتانيوم المبطنة بالتجويف الرفيع الجدران تحتاج إلى تحمل درجة الحرارة المرتفعة في الخط عند 25 {8}} للحصول على مستوى الفراغ المستهدف ، أجرينا تحليل محاكاة اقتران الهيكل الحراري. أظهرت النتائج أنه في ظل التأثير المشترك بين 250 درجة واستخراج الفراغ ، فإن الحد الأقصى للتشوه للتجويف الرقيق على جانب واحد هو 1.65 مم ، وهو حوالي 0.29 مم أكثر من حالة درجة حرارة الغرفة ؛ الإجهاد الفولاذ المقاوم للصدأ هو 135 ميجا باسكال ، وهو أقل بكثير من حد قوة العائد ويفي بمتطلبات القوة.
اختبار تشوه تجويف رفيع الجدران
من أجل التحقق من دقة نتائج المحاكاة ، أجرينا اختبار التشوه للتجويف الرقيق. تحت الفراغ ، تم رصد بيانات تشوه التجويف الرقيق الجدران وتسجيلها في الوقت الفعلي باستخدام معدات قياس عالية الدقة. تظهر نتائج الاختبار أن التشوه الفعلي يتطابق بشكل جيد مع نتائج المحاكاة ، والتي تتحقق من موثوقية نموذج المحاكاة. وفي الوقت نفسه ، قمنا أيضًا بمحاكاة التشوه في ظل ظروف الخبز عالية الحرارة لتأكيد ثبات التجويف في بيئة درجات الحرارة العالية.
