Sut i werthuso bywyd blinder rhannau printiedig 3D metel?

1. Profi Safonedig: Sefydlu Meincnodau i'w Gwerthuso
Mae'r Sefydliad Safoni Rhyngwladol (ISO) a Chymdeithas Asesu a Deunyddiau America (ASTM) yn gosod y rheolau sylfaenol ar gyfer asesu bywyd blinder eitemau printiedig 3D metel. Mae safon ASTM E466-21 yn un o'r rhain. Mae'n safoni siâp, maint, dull llwytho, a methodoleg casglu data samplau prawf fel y gall gwyddonwyr brofi bywyd blinder echelinol aloion metel. Dywed y safon hon:
Paratoi'r sampl: Defnyddir gweithdrefnau toddi dethol laser (SLM) neu doddi trawst electron (EBM) i argraffu gwiail silindrog safonol neu sbesimenau trawst crwm i sicrhau bod y dimensiynau'n gywir. Er enghraifft, newidiodd un cwmni injan hedfan y gosodiadau argraffu fel bod garwedd arwyneb samplau Ti6al4v yn mynd o RA 12 μ m i RA 3.2 μ m. Gostyngodd hyn y siawns o ganolbwyntio straen yn fawr.
Rheolaeth Amgylcheddol: Er mwyn cadw dylanwadau amgylcheddol rhag effeithio ar ymddygiad blinder, cadwch lygad barcud ar dymheredd yr amgylchedd profi (± 2 radd), lleithder (± 5% RH), a chrynodiad ocsigen. Er enghraifft, wrth brofi samplau dur gwrthstaen 316L mewn amgylchedd chwistrellu halen, mae'n ofynnol iddo efelychu amodau cefnfor i asesu perfformiad gwrthsefyll blinder cyrydiad.
Casglu a dadansoddi data: Gan ddefnyddio dulliau ystadegol i wneud cromliniau S - n i ddod o hyd i derfyn blinder amodau deunydd, gallwch fonitro amseroedd beicio, ymateb i straen, ac amser torri esgyrn mewn amser real. Mae gwneuthurwr dyfeisiau meddygol wedi profi ei gymal artiffisial aloi cromiwm cobalt printiedig 3D 10 gwaith a chanfod bod ei gryfder blinder yn fwy na 95% o gryfder rhannau ffug.
2. Nodweddu Diffygion: Darganfod beth achosodd y methiant
Mae diffygion mewnol yn cael effaith fawr ar ba mor hir y gall eitemau printiedig 3D metel para. Mae astudiaethau wedi dangos bod dimensiynau, lleoliad ac aliniad diffygion, mandyllau a gronynnau heb eu defnyddio heb eu defnyddio yn benderfynyddion hanfodol ar ddechrau craciau blinder. Er enghraifft, gall pores mewn aloi Ti6al4v sy'n fwy na 50 μ m o led dorri bywyd blinder mwy na 60%. Felly, mae angen i ni ddefnyddio dulliau canfod graddfa aml - i ddisgrifio diffygion yn llawn:
Profi nad yw'n niweidio'r gwrthrych: defnyddir x - tomograffeg gyfrifedig pelydr (CT) i fesur faint o mandylledd a dosbarthiad diffygion. Defnyddir profion ultrasonic hefyd i ddod o hyd i broblemau yn y bondio rhwng haenau. Darganfu cyflenwr cydran hedfan penodol trwy sganio CT y gall mireinio'r dull sganio leihau'r mandylledd o 0.8% i 0.2%.
Dadansoddiad o Fetelau: Gwyliwch y microstrwythur yn newid a gweld sut mae triniaeth wres yn effeithio ar faint y grawn a chyfansoddiad y cyfnodau. Er enghraifft, gall gwasgu isostatig poeth (clun) wneud grawn cyfnod alffa'r aloi ti6al4v yn llai na 5 μm, sy'n cynyddu ymwrthedd blinder yn fawr.
Mesur straen gweddilliol: Defnyddiwch y dull twll bach laser neu'r dull diffreithiant pelydr X - i ddod o hyd i straen gweddilliol ar yr wyneb a gweld sut mae'n effeithio ar y gyfradd y mae craciau'n lledaenu. Defnyddiodd gwneuthurwr ceir penodol ergyd saethu i ychwanegu -400mpa o straen cywasgol gweddilliol, a barodd i olwynion aloi alwminiwm bara dair gwaith yn hirach.
3, Optimeiddio Proses: Rheoli Peryglon yn y Ffynhonnell
Mae gosodiadau'r broses argraffu yn cael effaith uniongyrchol ar nodweddion microstrwythur a nam y rhannau. Gellir gwella'r bywyd blinder yn fawr trwy osodiadau tiwnio - a phostio - Prosesu:
Rheoli Dwysedd Ynni: Er mwyn lleihau diffygion tasgu a achosir gan rhy ychydig neu ormod o egni, dylech addasu'r pŵer laser, cyflymder sganio, a thrwch haen. Er enghraifft, defnyddiodd cwmni ddyluniad arbrofol DOE i ddarganfod mai'r dwysedd ynni gorau ar gyfer argraffu SLM 316L dur gwrthstaen yw 80J/mm ³, sy'n ei gwneud hi'n 25% yn gryfach yn erbyn blinder.
Optimeiddio cyfeiriad adeiladu: Gwneud anisotropi yn cael llai o effaith ar berfformiad blinder. Er enghraifft, mae oes blinder sbesimenau tynnol sy'n berpendicwlar i'r haen argraffu 40% yn llai na bywyd sbesimenau sy'n gyfochrog ag ef. Gellir gwella hyn yn fawr trwy newid yr ongl y mae'r rhannau'n cael eu gosod.
Technoleg ar gyfer post - prosesu:
Mae gwasgu isostatig poeth (clun) yn cael gwared ar mandyllau mewnol ac yn codi cryfder blinder yr aloi Ti6al4v o 450mpa i 620MPA.
Trin yr arwyneb: Gwneud yr wyneb yn llyfnach, mae sgleinio dirgryniad neu sgleinio electrocemegol yn cael ei ddefnyddio. Yna defnyddir peening ergyd i ychwanegu straen cywasgol gweddilliol. Er enghraifft, mae bywyd blinder llafn injan awyrennau penodol yn 1.2 gwaith yn fwy na eitem ffug yn dilyn cyfuniad o ysgubol saethu a sgleinio dirgryniad.
4. Twin Digital: Rhagfynegi a gwirio dolen gaeedig
Mae Prime Project Adran Amddiffyn yr UD wedi defnyddio technolegau ymasiad synhwyrydd aml - a gefell ddigidol i greu system ddolen - gaeedig ar gyfer monitro'r broses argraffu a rhagweld ei hirhoedledd.
GO IAWN - Monitro amser tymheredd pwll toddi, cronni gwres, a datblygu namau gan ddefnyddio cyfuniad o synwyryddion optegol, is -goch ac acwstig. Gall synhwyrydd acwstig cwmni Addiguru, er enghraifft, godi ar newidiadau munud mewn tonnau sain y tu mewn i fetelau a dod o hyd i mandyllau sy'n 20 μ m neu'n fwy mewn diamedr.
Modelu gefell ddigidol: Gwneud copïau rhithwir o bob rhan, cadw golwg ar ddiffygion, a phrofi sut maen nhw'n gweithio dan bwysau amrywiol. Mae meddalwedd GenoA Alphastar yn defnyddio efelychu microstrwythur a mecaneg torri esgyrn i ddyfalu sut y bydd rhannau hir yn para o dan 10 ⁷ cylch, gyda chyfradd gwallau o lai na 10%.
Profi yn y labordy: Defnyddiwch brofion blinder i sicrhau bod y model yn gywir. Profodd Prifysgol Auburn samplau Ti6al4v argraffedig 3D 10 gwaith a chanfod bod hyd oes a ragwelir y model gefell digidol yn cyfateb i'r gwerth gwirioneddol 92%.
5. Ymarfer y Diwydiant: Dysgu o achosion yn y gorffennol
Mae GE Aviation yn defnyddio technoleg SLM i argraffu nozzles tanwydd injan naid yn y diwydiant awyrofod. Mae'r nozzles hyn yn para ddwywaith cyhyd â rhannau ffug traddodiadol ac wedi hedfan am fwy na 10 miliwn o oriau heb fethu.
Yn y maes meddygol, printiodd Johnson & Johnson 3D Gwpanau Cyd -glun aloi Cobalt Alloy a basiodd 10 cylch mewn profion blinder a oedd yn dynwared amgylchedd dynol. Mae hyn yn llawer gwell na safon y diwydiant o gylchoedd 5 × 10.
Yn y diwydiant ceir, mae BMW Group yn cyflogi siacedi dŵr aloi alwminiwm printiedig 3D sydd 40% yn ysgafnach diolch i optimeiddio topoleg. Maent hefyd yn defnyddio triniaeth thermol T6 i'w gwneud yn para dros 2000 awr, sy'n berffaith ar gyfer peiriannau sy'n rhedeg mewn amodau llym iawn.