Longsheng

تنشأ معظم أعطال العمود الفقري من منطقة الإصابة بحجم الملح. بصفتي مهندسًا يتعامل مع سبائك التيتانيوم كل يوم ، كنت مقتنعًا جدًا بأن سبائك التيتانيوم تحتوي على مفتاح إعادة بناء العمود الفقري. ومع ذلك ، في جراحة العمود الفقري ، من الصعب كسر معدل البقاء على قيد الحياة من سبيكة تيتانيوم بنسبة 5 سنوات. تؤكد الأدلة أنه في 87.6 ٪ من حالات المراجعة ، كانت هناك تشوهات في الواجهة في عظم موصل التيتانيوم مع قطر سطح التلامس أقل من 2 مم ، من سبيكة التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد.

في عام 2023 ، تعرضت علامة تجارية روبوت منظار البطن ذات شهرة عالمية تعرضت لحادث أثناء إجراء استئصال البروستاتا- أخذ مهندسينا تصميم ناسا روفر روفر روبوت روبوت بتصميم وتصميم طبقة انتقالية جديدة للانضمام إلى مواد غير متوافقة:

• ينخفض ​​محتوى سبيكة التيتانيوم تدريجياً من 100 ٪ إلى 0 ٪ في طبقة الانتقال 3 مم.
• يتغير معامل التوسع الحراري بسلاسة من 8.6 وحدة إلى 0.8 وحدة (تحقيق الاستقرار مثل الزجاج المقسى).
• يتم تقليل قدرة نقل الحرارة من 16 وحدة في حالة التيتانيوم إلى 0.8 وحدة لألياف الكربون.

تكرر هذه التقنية بالضبط سر المريخ روفر مع اختلافات كبيرة في درجة الحرارة بين -120 ℃ و 50 ℃. يبدو الأمر كما لو أن وضع نابض عازلة على سبيكة التيتانيوم وألياف الكربون ، ليس فقط منع ألياف الكربون من التضرار بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، ولكن أيضًا الحفاظ على ضيق المفصل. تظهر البيانات الفعلية المقاسة أن عمر المفصل المحسّن قد زادت من 120،000 مرة إلى 21 مليون مرة.

هل العمود الفقري الخاص بك قنبلة زمنية؟

عندما نفذ نوع معين من روبوت أعماق البحار العسكري مهمة إنقاذ تبلغ مساحتها 2000 متر ، استهلكت مياه البحر العمود الفقري لسبائك التيتانيوم في غضون 72 ساعة ، في حين المسافات وفي النهاية شلل النظام الميكانيكي. بعد التشريح ، وجد أنه ، وجد أن مكونات وحدة الفقرة الشوكية ذات الجودة العسكرية كانت مليئة بقنوات تآكل رقيقة الشعر.

1. فخ التصميم الذي يقلل من الوزن

من أجل تحقيق تخفيض الوزن بنسبة 15 ٪ في الوزن ، المهندسين يستخدمون بنية عسل فارغة واجهت مشاكل خلال عمليات ساحة المعركة الفعلية. دمرت تلك الثقوب السداسية المتفجرة على الفور قوة الضغط على المكونات الحرجة.

اثنين من الآثار الجانبية القاتلة:

• زيادة الضغط: تم تغيير مستوى الضغط على حافة الفتحة مباشرة من 125 ميجا باسا إلى 586 ميجا بايت (أي ما يعادل سحق 4 سيارات في منطقة تساوي عملة معدنية).
• تآكل المياه المالحة: رفع الهيكل القابل للنفاذ معدل التخلل بواسطة مياه البحر من 0.3 مم/يوم إلى 0.9 ملم.

حلول محددة:

• طوبولوجيا تربيقية bionic: يتم التحكم في المسامية بنسبة 65 ٪ -70 ٪ (مماثلة لأنسجة العظام الحقيقية).
• تعزيز النترهة الفراغ: تزداد صلابة السطح من 250HV إلى 1200HV ، بالقرب من نقطة السكين الجراحية.
• طبقة واقية متدرجة: يتم توسيع سمك الطلاء المضاد للروح من أقل من 1/100 من الشعر إلى 3.2 ميكرون ، والتي يمكن أن تصمد أمام 83 رذاذ المياه الممل المستمر.

2. لقد قام الهيكل الجديد بالمعجزات:

• اتسعت عمر الخدمة من أقل من 100000 مرة إلى 650،000 مرة بعد اختبارات الانحناء المستمر.
• تمت زيادة القدرة المضادة للتشويش بمقدار 8 مرات (انخفضت قيمة التسرب الحالية من 1.2 إلى 0.15).
• انخفض الوزن بنسبة 12 ٪ على عكس التصميم القديم.

لماذا تفشل موصلات 90 ٪ في الأحمال الديناميكية؟

في مصنع فولكس واجن في ألمانيا ، تعطلت الذراع الآلية المسؤولة عن تحريك أبواب السيارات فجأة ، مما تسبب في تعطل باب سيارة بقيمة مليون دولار على الأرض. تفكيك

طبقة ألياف الكربون تشبه ألف كعكة ذات طبقات تمزقها العنف ، وجذر نقطة تثبيت سبيكة التيتانيوم مغطى بعنكبوت مثل الشقوق. تكشف بيانات المراقبة عن الحقيقة: عندما تهتز الذراع الآلي أكثر من 200 مرة في الثانية (أي ما يعادل 50 ضعف اهتزاز الهاتف المحمول) ، يبدأ هذا المكون الحرج في الانهيار.

• تعزيز الأنابيب النانوية الكربونية: زرع شبكة تعزيز الأنابيب النانوية الكربونية بين طبقات ألياف الكربون لزيادة قوة اللاصقة إلى 112 ميغاباسكات ، وهو أقوى 2.2 مرة من الهياكل التقليدية. يبلغ قطر هذه الأنابيب النانوية عشرة آلاف فقط من شعر الإنسان ، ومع ذلك يمكنهم تحمل قوة شد تبلغ 10 أطنان لكل سنتيمتر مربع.
• نقطة مرساة طباعة ثلاثية الأبعاد: المعلمة Craft التقليدية ls عملية جديدة زيادة المضاعف الإجهاد المتبقي 200 MPa <5 MPa 40 مرة تشوه اختلاف درجة الحرارة على مدار 24 ساعة 0.18 mm/m 0.008 mm/m 22 مرة معدل خطأ الإرسال 4.7 ٪ 0.9 ٪ 5.2 مرات Life 800،000 مرة 5 ملايين مرة 6.25 مرة

  2. الجناة الثلاثة المميتة

  • التوتر غير المرئي: التوتر الداخلي الذي خلفته درجة الحرارة المرتفعة البالغة 600 ℃ أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد يعادل سحب 20 سيارة في نفس الوقت.
  • دستور حساس للحرارة: لكل 1 ℃ التغيير في درجة الحرارة ، يتم تمديد الجزء بمقدار 0.0035 مم/م مثل شريط مطاطي.
  • تضخيم الأخطاء: يصبح تشوه 0.05 مم عند جذر العمود الفقري إزاحة 2.3 مم عند نعل القدم.

  3.LS تقاتل التكنولوجيا الجديدة بقوة:

  عملية الضغط المتسوية:

  علاج مكونات المعادن مع الضغط الهيدروستاتيكي 100MPa في درجة حرارة عالية 1200 ℃ لمدة 6 ساعات. تقوم العملية بإلغاء الإجهاد المتبقي في المادة من 200 ميجا باسا إلى 5 ميجا باسكال ، ويتم مسح جميع العيوب الصغيرة ، مع تحسين كثافة المواد.

  نظام التحكم في درجة الحرارة الدقيق:

  تتطلب العملية بأكملها نظام التحكم في درجة حرارة الحلقة المغلقة ، ويكون تباين درجة الحرارة ضمن ± 3 ℃/h. تتم مراقبة النظام في الوقت الفعلي بمقدار 17 مجموعة من المزدوجة الحرارية الموزعة لتدرج درجة الحرارة بين السطح والداخلية للأجزاء بحيث لا يتجاوز اختلاف درجة الحرارة المحورية 15 ℃.

  هيكل التخزين المؤقت للإجهاد:

  استنادًا إلى تصميم تحليل العناصر المحدودة (FEA) ، يوجد هيكل أخدود السربنتين على الجانب المكون ، ونسبة عمق الأخدود البالغ 0.3 مم إلى أخدود يبلغ 0.45 ملم هي 1: 1.5 من حيث الهندسة. تم التحقق من ذلك بواسطة اختبار التعب ASTM E466 ، يقلل الهيكل من عامل تركيز الإجهاد من 2.7 إلى 1.2 ويعزز عمر الحمل الدوري بمقدار 3.2 مرة مقارنة بالهياكل التقليدية.

  

  لماذا تصبح المواد الهجينة "خطيرة"؟

  في الدعوى المثيرة للصدمة التي صدمت الصناعة في عام 2022 ، أظهر روبوت محدد لمكافحة الحرائق في حريق ، وأظهر موصل سبيكة من ألياف الكربون تآكل كهربائي في ضباب الماء الساخن فقط 18 ٪ من قوة الشد المقصودة عند اتخاذ إجراءات صارمة. عندما تم تفتيشه ، زاد معدل التآكل لواجهة الاتصال بنسبة 760 ٪ في بيئة رطبة.

  التفاعلات الكيميائية للمواد المختلطة

  المعلمة

  مادة عارية	مواد معالجة	زيادة المضاعف
  معدل التآكل (مم/سنة)	5.4	0.5	10.8
  صلابة السطح (HV)	320	4200	13.1
  قوة الترابط (MPa)	25	68	2.7

  الأسباب الثلاثة المهمة لفشل المواد المختلطة

  1. مصيدة الاختلاف الضوئي

  إذا كانت ألياف الكربون تتلامس مع سبيكة التيتانيوم مباشرة ، فهناك فرق محتمل مستقر (Δ e = 1.01v). في أكثر من 60 ٪ من البيئات المحيطة الرطبة ، تصل كثافة تيار التآكل لهذا الزوجين الحراريين إلى 0.15 مللي أمتار/سم مربع ، أو ما يصل إلى 2.3 كجم من فقدان المعدن لكل متر مربع من سطح المادة سنويًا.

  2.Saltwater Catalyst

  ضباب مياه النار 3.5 ٪ الذي يحتوي على كلوريد الصوديوم رفع كثافة تيار التآكل من القيمة المختبرية من 0.8 μ A/cm² إلى 6.1 μ A/Cm² (بيانات اختبار رذاذ الملح ، ISO 9227). يوضح التحليل بواسطة XPS أن أيونات الكلوريد تشكل طبقة من منتجات التآكل على سطح سبيكة التيتانيوم مع معدل توسيع حجم قدره 27 ٪ ، والتي تؤدي

  3. درجة حرارة عالية في مشهد النار تسارع التفاعل

  في بيئة حريق 300 ℃ ، تنخفض قوة العائد لسبائك التيتانيوم من 830 ميجا باسا إلى 498 ميجا بايت (اختبار شد درجات الحرارة العالي ASTM E8). يوضح فحص الإشعاع الإشعاعي Synchrotron سرعة انتشار الكراك عند واجهة ألياف الكربون وسبائك التيتانيوم بنسبة ثلاث مرات ، وزاد الإجهاد المتبقي في الواجهة من 150 ميجا باسا إلى 480 ميجا بايت.

  نظام حماية ثلاث طبقات من LS

  الطبقة الأولى: درع السيراميك الدقيق للأكسدة

  بناء طبقة واقية 30 ميكرون على سطح التيتانيوم من خلال التحليل الكهربائي عالي الجهد:

  يتم زيادة الجهد من 25 فولت إلى 350 فولت (14 ضعف قوة الحماية).
  توليد α-al₂o₃ المرحلة الخزفية (Mohs صلابة 9 ، في المرتبة الثانية فقط إلى الماس). سبيكة .

  معلمات العملية

  Stage

  Voltage (V)	time (min)	تكوين الإلكتروليت
  Arcing	280	2	silicate silicate+aluminium salt.
  تنمو	350	25	phosphate+nano alumina.
  ختم الثقب	180	8	محلول سيريوم أرضي نادر.

  الطبقة الثانية: طلاء الكربون يشبه الماس

  باستخدام تقنية ترسب البخار الكيميائي المحسّن للبلازما:

  يحتوي الطلاء 2-micron على 75 ٪ من الكربون المستعبدين SP³ (بالقرب من بنية الماس الطبيعي).
  يتم تقليل خشونة السطح من RA 0.8μm إلى 0.05μm (مرآة smooth).
  معامل الاحتكاك هو 0.1 (20 ٪ أقل من طلاء teflon).

  الطبقة الثالثة: جسر النانو المترابط

  المخزن المؤقت للإجهاد: انتقال التدرج المعامل المرن (سبيكة التيتانيوم 110GPA → TIN 600GPA → طلاء 900GPA). href = "https://www.lsrpf.com/surface-finishing"> 2.7 مرة أعلى من الطلاء العادي ).

  تأثير الحماية المقيس

  من خلال ثلاثة اختبارات متطرفة:

  1000 ساعة من رذاذ الملح: عمق التآكل هو 0.05 مم فقط (المادة العارية 5.4 مم).
  اختبار الصدمة الحرارية: 500 دورة من 80 ℃ -20 ℃ دون تكسير (تجاوز بكثير ISO 28706 معيار).

  

  هل الروبوتات التي تقتل التصميم الخفيف؟

  في عام 2023 ، أصدر الجيش الأمريكي حظرًا ، وركل نوعًا معينًا من روبوت الهيكل الخارجي من قائمة المعدات. تسببت أجزاء وحدة الفقرات الفقرية الشوكية البوينة في صدى مميت أثناء المسيرة ، مما أدى إلى كسور الإجهاد القطني في 12 جنديًا. وجد التفكيك أن نظام الدفاع المزدوج

  1. الخطوة الأولى: سبيكة التخميد

  يتم استخدام سبيكة الذاكرة Mn-Cu-Ni-Fe (عامل الخسارة 0.12 → 0.38 ، بزيادة قدرها 217 ٪).

  2. الخطوة الثانية: التحسين الهيكلي على أساس استجابة مجال التردد

  إزالة ذروة الرنين: قلل من استجابة الاهتزاز من نطاق التردد الخطير (1.5-2.5 هرتز) بنسبة 92 ٪.
  إعادة توزيع الإجهاد: يتم ضغط أقصى قيمة للإجهاد من 586 ميجا باس إلى 138 ميجا باسا.

  3.Comparison من البيانات المقاسة

  index

  التصميم القديم	تصميم جديد	نطاق تحسين
  احتمال المخاطر بالرنين	100 ٪	8 ٪	↓ 92 ٪
  amplitude	3.3mm	0.26mm	↓ 92 ٪
  Life	80000 مرة	1.5 مليون مرة	↑ 1775 ٪
  قوة التأثير على العمود الفقري القطني	2300n	480n	↓ 79 ٪

  تثبت هذه التكنولوجيا أن الوزن الخفيف لا يتعلق ببساطة بالطرح ، ولكن حول موازنة القوة والتصلب والتخميد. عندما تتعلم أجزاء وحدة الفقرات الشوكية البيونية تبديد الاهتزازات بذكاء مثل العمود الفقري البشري ، يمكن أن تصبح الروبوتات حقًا المجموعة الثانية من العظام للمحاربين.

  كيف تحفظ التقنية من الدرجة العسكرية إطارات bionic؟

  الشكل bionic لـ تسبب روبوت طبي معين سابقًا في زيادة سعة المفصل الميكانيكية 4 مرات الناتجة عن اهتزاز اللانهائي البالغ 2 هرتز في الثانية. قام المهندسون فقط بنقل التكنولوجيا لتخميد اهتزاز قوس سونار الغواصة النووية:

  1. Manganese Copper Memory Alloy Interlayer

  هناك ورقة سبائك النحاس المنغنيز ذات السمك البالغة 0.8 مم مثبتة في وحدة العمود الفقري bionic ، ويزيد عامل الخسارة من 0.08 من المواد العامة إلى 0.35 ، مع زيادة معدل امتصاص الطاقة للاهتزاز بنسبة 337 ٪. تحتوي السبائك أيضًا على أداء التخميد المستقر في حدود 30 درجة حرارة ، مما يتجنب تمامًا خطر الرنين لتردد الخطوة البشرية من 1.8-2.2Hz.

  2. honeycomb-fluid composite structure

  يتم ضخ السائل المغناطيسي في ثقوب قرص العسل في سبيكة التيتانيوم ، ويتم التحكم في لزوجة السوائل في الوقت الفعلي باستخدام حقل مغناطيسي غاوس 2000. يقفز معدل توهين الاهتزاز من 12 ٪ إلى 67 ٪ ، ويمكن أن يصل معدل قمع السعة إلى 91 ٪ عند التردد الخطير البالغ 2.5 هرتز.

  3. مقاومة الصدأ من الفضاء

  تكرار مساحة الإغلاق عملية طبقة التفريغ للمحطة الشمسية لإنشاء حماية على مستوى النانو:

  (1) تنظيف القصف الأيوني

  استخدم 5KV IONS عالية الجهد إلى قصف سطح سبيكة التيتانيوم لمدة 30 دقيقة من أجل إزالة 99.99 ٪ من الملوثات وزيادة طاقة السطح إلى 72mn/m على ذلك.

  (2) بناء طلاء التدرج

  الطبقة الأولى مغلفة بنيتريد من التيتانيوم 50nm كركيزة ، تصل الصلابة إلى 2500HV. الطبقة الثانية مغلفة في الأعلى مع فيلم الكربون الذي يشبه الماس 2μm ، ينخفض ​​معامل الاحتكاك إلى 0.08. قوة ربط الطلاء هي 68 ميجا باسا ، أعلى 2.7 مرة من الطلاء الكهربائي المشترك.

  (3) التحقق تحت البيئة المتطرفة

  من خلال اختبار رذاذ الملح المحايد لمدة 2000 ساعة ، يتم تحسين مقاومة التآكل 69 مرة. بعد الانغماس 100 مرة في -180 ℃ النيتروجين السائل و 150 ℃ الصدمة الحرارية المتطرفة ، لا تقشر الطلاء.

  هذه الموجة من إضرابات تقليل أبعاد التكنولوجيا العسكرية ، مما يسمح للروبوتات الطبية بالدخول مباشرة إلى عصر الاستعداد الطويل للغاية. عندما تلبي الحكمة المقاومة للضغط في أعماق البحار ، تلبي الغواصة النووية مهارات مكافحة التآكل الفراغ في محطة فضائية ، فإن عمر خدمة

  ملخص

  عندما تشير 90 ٪ من الأخطاء المحاكاة الحيوية إلى ساحة المعركة غير المرئية للواجهات المادية ، اختيار LS Aerospace techantium techantium techantium ، فإنه يستخدم درجة حرارة عالية تبلغ 1200 ℃ وضغط مرتفع من 100 MEGAPASCAY من المتبقي إلى المتصحيحات المتراك Megapascals إلى أقل من 5 ميغاباسال ، مما أدى إلى زيادة عنيفة في معدل البقاء على قيد الحياة لمدة خمس سنوات من 86.8 ٪ إلى 97.3 ٪.

  هذه العملية ، التي تم استخدامها ذات مرة لتحقيق الاستقرار في المكونات الدقيقة للأقمار الصناعية ، ليس فقط زيادة عمر التعب في 8 مرات ، ولكن أيضًا علمتنا أن جوهر الوراثة الحيوية لا يكرر مورفولوجيا العظام ، ولكن لتوضيح منطق البقاء على قيد الحياة من خلال التطور.

  

  📞 الهاتف: +86 185 6675 9667
  📧 البريد الإلكتروني: info@longshengmfg.com
  🌐 الموقع الإلكتروني: https://lsrpf.com/

  إخلاء المسئولية

  محتوى هذه الصفحة مخصص لأغراض إعلامية فقط. ls series لا توجد أي تمثيلات أو ضمانات من أي نوع ، صريحة أو ضمنية ، فيما يتعلق بدقة المعلومات أو اكتمالها أو صحة المعلومات. لا ينبغي استنتاج أن معلمات الأداء والتحمل الهندسي وميزات التصميم المحددة وجودة المواد ونوعها أو صنعة التي سيوفرها المورد أو الشركة المصنعة من الطرف الثالث من خلال شبكة Longsheng. هذه هي مسؤولية المشتري اطلب اقتباسًا عن الأجزاء لتحديد المتطلبات المحددة لهذه الأجزاء.

  فريق LS

  LS هي شركة رائدة في الصناعة التركيز على حلول التصنيع المخصصة. مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في خدمة أكثر من 5000 عميل ، فإننا نركز على الدقة العالية Machining CNC ، LS Technology إنها تعني اختيار الكفاءة والجودة والكفاءة المهنية.