A oes gwahaniaeth sylweddol ym mherfformiad rhannau printiedig metel 3D cyn ac ar ôl triniaeth wres?

1. Microstrwythur: newid mewn ansawdd o ddiffygion i ddwysedd
Mae'r broses argraffu metel 3D yn cynnwys gwresogi ac oeri'r deunydd yn gyflym, sy'n achosi llawer o ddiffygion bach i ddigwydd y tu mewn i'r gwrthrychau. Er enghraifft, yn y dull toddi gwely powdr laser (LPBF), mae'r pwll toddi yn oeri'n gyflym, sy'n gwneud crisialau colofnog bras gyda - dadleoliadau dwysedd uchel a micropores ar y ffiniau grawn. Mae'r diffygion hyn nid yn unig yn lleihau dwysedd y deunydd (fel arfer 98% - 99.5%), ond maent hefyd yn achosi craciau i ffurfio, sy'n gwneud y rhannau'n wannach o ran eu rhinweddau mecanyddol.
Mae triniaeth wres yn gwella microstrwythur trwy wneud y canlynol:
Dwysedd: Mae triniaeth gwasgu isostatig poeth (HIP) yn gweithio gyda thymheredd uchel (fel arfer 0.7- 0.9 gwaith pwynt toddi y deunydd) a gwasgedd uchel (100-200MPa) i gau mandyllau mewnol a microcracks y rhan. Er enghraifft, ar ôl triniaeth HIP, aeth dwysedd rhannau aloi tymheredd uchel ar gyfer injan hedfan benodol o 99.2% i 99.99%, a gallai'r rhannau bara pum gwaith yn hirach cyn torri i lawr.
Mireinio'r grawn: Gall y broses o ailgrisialu yn ystod anelio wneud maint y grawn yn llai. Er enghraifft, mae anelio rhannau printiedig aloi alwminiwm ar 350 gradd am 2 awr yn lleihau maint y grawn o 100 μm i 20 μm ac yn cynyddu cryfder y cynnyrch 15%.
Rheoli newid gwedd: Pan fyddwch chi'n diffodd a thymheru dur, gallwch chi wneud strwythur cyfnod deuol sy'n cynnwys martensite ac austenit gweddilliol. Er enghraifft, ar ôl cael eu diffodd ar 1050 gradd a'u tymheru ar 200 gradd, mae caledwch rhannau printiedig dur llwydni yn cyrraedd 58HRC, ac maent deirgwaith yn fwy gwrthsefyll traul na rhannau heb eu trin.
2, Priodweddau mecanyddol: mynd o fod yn fregus i fod yn gryf
Mae triniaeth wres yn bwysig iawn ar gyfer gwneud priodweddau mecanyddol eitemau metel printiedig 3D yn well. Er enghraifft, wrth edrych ar yr aloi tymheredd uchel GH4169, mae gan y rhannau printiedig gryfder tynnol a chryfder cynnyrch ychydig yn is na'r rhannau ffug, ond mae'r elongation ar dorri a chroesi'r crebachu trawsdoriadol yn waeth o lawer. Ar ôl triniaeth wres arferol (anelio rhyddhad straen ac anelio homogeneiddio), mae ei rinweddau tynnol ar dymheredd ystafell a thymheredd uchel yn bodloni neu'n rhagori ar y normau ar gyfer ffugio. Mae ei wydnwch tymheredd uchel hefyd yn well na rhannau ffug.
Dangosir y gwahaniaethau mewn perfformiad yn:
Gwella cryfder: Mae'r weithdrefn diffodd yn gwneud strwythur martensitig trwy ei oeri'n gyflym, sy'n ei gwneud hi'n llawer anoddach. Er enghraifft, ar ôl diffodd, mae cryfder tynnol rhannau printiedig wedi'u gwneud o aloi tymheredd uchel sy'n seiliedig ar nicel yn codi o 460MPa i 585MPa.
Gwydnwch gwell: Gall tymheru gael gwared ar straen sy'n gwaethygu a gwneud pethau'n anoddach. Er enghraifft, ar ôl diffodd a thymeru ar 550 gradd, cynyddodd caledwch effaith rhan argraffedig o siafft trosglwyddo car o 15J/cm² i 35J/cm².
Optimeiddio perfformiad blinder: Gall triniaeth wres ddatrys problemau y tu mewn i'r deunydd ac arafu lledaeniad craciau blinder. Ar ôl triniaeth wres, mae bywyd blinder rhannau printiedig GH4169 ar 650 gradd 20% yn hirach na bywyd rhannau ffug.
3. Sefydlogrwydd dimensiwn: o blygu i sicrwydd union
Gall rhannau printiedig metel 3D newid maint ar ôl eu hargraffu oherwydd rhyddhau straen gweddilliol neu newidiadau yn y microstrwythur. Gallai hyn ei gwneud hi'n anoddach eu rhoi at ei gilydd yn gywir. Gall triniaeth wres wella sefydlogrwydd dimensiwn yn fawr trwy wneud y microstrwythur yn fwy sefydlog a chael gwared ar straen.
Llai o anffurfiad: Gall anelio wneud y gwahaniaeth mewn cyfernod ehangu thermol rhwng rhannau yn llai a gwneud anffurfiad peiriannu yn llai. Er enghraifft, aeth gwyriad diamedr adran argraffedig o gyfnewidydd gwres sianel llif cymhleth o ± 0.15mm i ± 0.05mm ar ôl anelio.
Sefydlogrwydd hirdymor: Gall triniaeth heneiddio gael gwared ar hydoddiannau solet gor-dirlawn mewn deunyddiau a chadw eu maint rhag newid gormod dros amser. Er enghraifft, ar ôl bod yn 170 gradd am 8 awr, gostyngodd cyfradd newid maint rhannau aloi alwminiwm printiedig o 0.3% y flwyddyn i 0.05% y flwyddyn.
Addasu strwythurau cymhleth: Gall triniaeth wres helpu i atal straen rhag cronni wrth brosesu ar gyfer strwythurau cymhleth fel rhai waliau tenau a mandyllog. Ar ôl anelio deublyg (700 gradd × 2h + 500 gradd × 4h), cododd terfyn blinder mewnblaniadau orthopedig aloi titaniwm o 450 MPa i 600 MPa, sy'n ddigon i gefnogi pwysau'r corff dros amser.
4. Gofynion Perfformiad Arbennig: Universal to Customized Breakthrough: Gall triniaeth wres hefyd ddarparu gwrthrychau metel printiedig 3D rhinweddau unigryw, sy'n eu gwneud yn ddefnyddiol mewn mwy o sefyllfaoedd.
Gwell ymwrthedd i gyrydiad: Gall triniaeth hydoddiant solet ddiddymu'r ail gam yn y deunydd, sy'n ei gwneud yn llai tebygol o gyrydu trwy ddulliau electrocemegol. Er enghraifft, ar ôl cael ei drin â thoddiant ar 1050 gradd, cynyddodd potensial tyllu cydrannau printiedig dur di-staen 316L o 320mV i 450mV, sy'n dda i'w ddefnyddio mewn amodau morol.
Rheoli priodweddau magnetig: Gall triniaeth wres newid cyfeiriadedd grawn a straen gweddilliol deunyddiau magnetig meddal i wneud eu nodweddion magnetig yn well. Er enghraifft, ar ôl cael ei gynhesu i 750 gradd, mae athreiddedd magnetig rhan benodol o falf solenoid yn cynyddu 20% ac mae faint o ynni a ddefnyddir yn gostwng 15%.
Gwella biocompatibility: Mae angen gwresogi mewnblaniadau meddygol i gael gwared ar halogion arwyneb a gwneud ffilm passivation. Er enghraifft, aeth garwedd arwyneb Ra mewnblaniadau orthopedig aloi titaniwm o 3.2 μm i 0.8 μm ar ôl golchi ac anelio asid ar 500 gradd, a chynyddodd y gyfradd y mae celloedd yn sownd wrth y mewnblaniadau 40%.
5. Astudiaeth achos: Gall triniaeth wres wneud nodweddion aloi CuCrZr yn llawer gwell mewn ffordd na ddisgwylir.
Oherwydd bod ganddo ddargludedd a rhinweddau mecanyddol gwych, mae aloi CuCrZr yn cael ei ddefnyddio'n aml mewn rhannau o beiriannau awyrennau. Fodd bynnag, mae'n anodd ac yn ddrud gwneud strwythurau cymhleth gan ddefnyddio dulliau prosesu nodweddiadol. Mae'r aloi CuCrZr a wneir gyda thechneg SLM yn eithaf cryf (cryfder cynnyrch 411MPa) ond nid yw'n dda iawn am ddargludo trydan (31% IACS). Ar ôl cael ei gynhesu i 500 gradd am awr, aeth ei gryfder tynnol i fyny i 585 MPa ac aeth ei ddargludedd i fyny i 64% IACS. Mae hyn yn debyg i ba mor dda y mae aloion trin nodweddiadol yn gweithio. Mae'r senario hwn yn dangos bod triniaeth wres yn gam pwysig i gael y gorau o ddeunyddiau argraffu 3D metel.