Beth yw'r dulliau trin gwres cyffredin ar gyfer argraffu metel 3D?

1. Triniaeth anelio: cael gwared ar straen dros ben a gwneud y dimensiynau'n fwy sefydlog.
Mae'r broses anelio yn cynnwys gwresogi'r rhan i dymheredd penodol (fel arfer yn is na'r tymheredd ailgrisialu), ei ddal yno am gyfnod penodol o amser, ac yna ei oeri'n araf. Mae hyn yn rhyddhau straen mewnol yn y deunydd, yn mireinio neu'n ailgrisialu'r grawn, ac yn gwella perfformiad prosesu a sefydlogrwydd dimensiwn.
Ble i'w ddefnyddio:
Lleddfu straen: Gallai'r dull toddi gwely powdr laser (SLM) adael straen gweddilliol gan ei fod yn oeri mor gyflym. Gall anelio helpu i leihau lefelau straen i gadw'r deunydd rhag plygu neu hollti yn ystod prosesu neu ddefnyddio'n ddiweddarach. Er enghraifft, mae rhannau strwythurol awyrennau yn aml yn cael eu hanelio ar 600-650 gradd ar ôl eu hargraffu, sy'n lleihau straen o fwy nag 80%.
Gwella plastigrwydd: Mae anelio yn mireinio maint grawn rhannau aloi titaniwm printiedig (Ti6Al4V o'r fath) ac yn cynyddu eu elongation 15% i 20%, gan eu gwneud yn well ar gyfer rhannau y mae angen eu ffurfio yn oer.
Sefydlogi dimensiwn: Gall mowldiau manwl neu rannau optegol atal drifft dimensiwn sy'n digwydd pan fydd tensiwn yn cael ei ryddhau trwy driniaeth anelio, sy'n bodloni safonau manwl uchel.
Yn achos gwneud nozzles tanwydd ar gyfer peiriannau LEAP, defnyddiodd GE Aviation dechnoleg anelio i leihau straen gweddilliol rhannau printiedig o 300MPa i lai na 50MPa. Gwnaeth hyn y rhannau yn llawer mwy sefydlog mewn gosodiadau -pwysedd uchel a thymheredd uchel.
2. Triniaeth gyda datrysiad a heneiddio: gwneud yr aloi yn gryfach
Egwyddor y broses:
Trin hydoddiant solet: Cynhesu'r aloi i barth tymheredd uchel un cyfnod i doddi atomau hydoddyn yn llawn, gan gynhyrchu hydoddiant solet wedi'i or-dirlawn, ac yna oeri cyflym (fel diffodd dŵr) i gadw'r strwythur tymheredd uchel.
Triniaeth amser: Cadwch yr hydoddiant solet supersaturated ar dymheredd is (fel arfer rhwng 100 a 500 gradd) i'w dorri i lawr a ffurfio cyfnodau cryfhau fel y 'cyfnod. Bydd hyn yn gwneud y deunydd yn llawer cryfach ac yn galetach.
Enghraifft o Ddefnydd:
Mae aloion tymheredd uchel wedi'u seilio ar nicel fel Inconel 718 angen triniaeth hydoddiant solet (980–1010 gradd ) a thriniaeth heneiddio (720 gradd × 8h+620 gradd × 8h) ar ôl eu hargraffu. Mae ganddynt gryfder tynnol o dros 1500MPa, sy'n ddigon cryf ar gyfer disgiau tyrbin injan awyrennau.
Mae aloi alwminiwm, fel AlSi10Mg, yn mynd 30% yn galetach yn dilyn triniaeth wres T6 (ateb solet 505 gradd + 170 gradd heneiddio). Mae hyn yn ei gwneud yn dda ar gyfer rhannau strwythurol ysgafn.
I gael y cymysgedd gorau o gryfder a chaledwch, mae aloi titaniwm Ti6Al4V yn cael ei drin â hydoddiant solet (950 gradd) a heneiddio (550 gradd). Mae hyn yn ei gwneud yn dda ar gyfer mewnblaniadau orthopedig.
Er enghraifft, mae siambr hylosgi injan Raptor SpaceX wedi'i hadeiladu o rannau printiedig Inconel 718 sy'n aros yn gryf hyd yn oed ar ôl cael eu gwresogi i 2000 gradd Celsius am amser hir, sy'n ei gwneud hi'n bosibl defnyddio rocedi dro ar ôl tro.
3. Gwasgu isostatig poeth (HIP): cael gwared ar ddiffygion mewnol a gwneud y deunydd yn ddwysach
Egwyddor y broses: Mewn HIP, mae'r rhannau'n cael eu rhoi mewn cynhwysydd pwysedd uchel ac yn agored i atmosffer nwy anadweithiol (fel argon) gyda thymheredd uchel (1000-1200 gradd fel arfer) a gwasgedd uchel (100-200 MPa). Mae hyn yn achosi'r deunydd i newid siâp, cau mandyllau a microcracks, a chyrraedd dwysedd bron i 100%.
Achos Defnydd:
Mae llafnau tyrbinau a siambrau hylosgi yn ddwy ran bwysig o awyrennau y mae angen iddynt allu ymdrin â thymheredd a straen uchel iawn. Gall triniaeth HIP ddatrys problemau gyda bondio interlayer a gwneud y bywyd blinder 3 i 5 gwaith yn hirach.
Defnyddir triniaeth HIP ar fewnblaniadau meddygol gan gynnwys cwpanau asetabwlaidd a dyfeisiau ymasiad asgwrn cefn i wneud yn siŵr bod y deunyddiau'n rhydd o mandwll, yn lleihau'r perygl o ryddhau ïon metel, ac yn bodloni safonau llym yr FDA ar gyfer biogydnawsedd.
Gall HIP drwsio problemau a achosir gan gynhaliaeth fewnol dros ben mewn rhannau strwythurol cymhleth, gan gynnwys ffroenellau injan gyda sianeli oeri, i sicrhau eu bod yn gweithio'n dda.
Er enghraifft, mae Siemens Energy yn defnyddio triniaeth HIP i wneud llafnau tyrbin nwy. Mae hyn yn lleihau mandylledd rhannau printiedig o 0.5% i 0.01%, yn gwella perfformiad ymgripiad tymheredd uchel 40%, ac yn rhoi bywyd o fwy na 100,000 o oriau i'r llafnau.
4. Torri a thymeru: dod o hyd i'r cydbwysedd cywir rhwng caledwch a chaledwch
Egwyddor y broses:
Torri: Cynhesu'r darnau i'r tymheredd lle maen nhw'n troi'n austenit ac yna'n eu hoeri'n gyflym (er enghraifft, gydag olew neu ddŵr) i wneud strwythur martensitig sy'n galed iawn.
Tymheru: I dorri i lawr martensite, cael gwared ar straen diffodd, a gwneud y deunydd yn galetach, ei gadw ar dymheredd is (150-650 gradd).
Lle gellir ei ddefnyddio:
Dur offer: Mae dur llwydni gwaith poeth H13, er enghraifft, yn cael ei ddiffodd ar 1050 gradd a'i dymheru ar 580 gradd ar ôl ei argraffu. Mae ganddo galedwch o 52HRC a chynnydd o 50% mewn perfformiad blinder thermol, gan ei wneud yn dda ar gyfer mowldiau castio marw.
Mae diffodd (1050 gradd) a thymheredd tymheredd isel (200 gradd) yn gwneud dur di-staen, fel 316L, yn gryfach ac yn fwy gwrthsefyll cyrydiad. Mae hyn yn ei gwneud yn ddewis da ar gyfer offer cemegol.
Ar ôl datrysiad solet a thriniaeth heneiddio, gall dur heneiddio martensitig fel 18Ni300 gyrraedd cryfder o hyd at 2000MPa. Fe'i defnyddir ar gyfer mowldiau manwl uchel neu rannau o strwythurau awyrofod.
Mae Boeing yn defnyddio'r broses tymeru diffodd i wneud rhannau gêr glanio aloi titaniwm argraffedig 3D. Mae hyn yn eu gwneud yn galetach yn erbyn effeithiau (35J / cm²) tra'n cadw eu cryfder yn uchel, sef yr hyn y mae'r FAA ei angen ar gyfer ardystiad haeddiant.
5. Triniaeth wres cylchol: gwella microstrwythur superalloys
Egwyddor y broses: Rheolir microstrwythur y deunydd trwy fynd trwy sawl cylch gwresogi ac oeri. Mae hyn yn cynnwys mireinio maint y grawn a gwneud dosbarthiad y cyfansoddiad yn fwy cyfartal, sy'n dda ar gyfer uwch-aloi sy'n seiliedig ar nicel sy'n anodd eu peiriannu.
Pryd i ddefnyddio:
CMSX-4 aloi grisial sengl: Ar ôl argraffu, mae'n mynd trwy driniaeth wres aml-gam (1280 gradd am 2 awr, 1120 gradd am 4 awr, a 870 gradd am 24 awr) i gael gwared ar wahanu dendrite a'i wneud yn well ar dymheredd uchel.
Gall triniaeth wres gylchol wella dosbarthiad carbidau a gwneud aloion sy'n seiliedig ar cobalt fel Stellite 6 20% yn fwy gwrthsefyll traul, gan eu gwneud yn dda ar gyfer arwynebau selio falfiau.
Mewn senario nodweddiadol, cyflogodd Rolls Royce driniaeth wres cylchol i wneud disgiau tyrbin injan awyrennau RB3025. Cynyddodd hyn fywyd blinder beicio isel rhannau printiedig o 5000 o gylchoedd i 20000 o gylchoedd, a helpodd i wneud cenhedlaeth newydd o beiriannau.
6. Tueddiadau a Phroblemau yn y Diwydiant
Rheolaeth ddeallus: Mae algorithmau AI yn newid y gosodiadau triniaeth wres ar y hedfan trwy gadw llygad ar ddata tymheredd a straen mewn amser real. Mae hyn yn gadael i chi reoleiddio "un ffwrnais, un polisi" yn union.
Proses gyfansawdd: Trwy gyfuno triniaeth wres â HIP, cotio wyneb, a phrosesau eraill, mae gennym ateb integredig o'r enw "cotio trin gwres argraffu" sy'n gweithio'n well ac yn gyflymach.
Addasrwydd deunydd: Er mwyn gwneud argraffu 3D yn fwy defnyddiol, mae angen trin deunyddiau metel newydd fel aloion entropi uchel ac aloion amorffaidd â gwres-mewn ffyrdd arloesol.
Anodd
Cost: Mae buddsoddiad sylweddol a threuliau gweithredu technoleg HIP yn ei gwneud hi'n anodd i fusnesau bach a chanolig eu maint fforddio.
Rheoli anffurfiad: Yn ystod triniaeth wres, gall rhannau strwythurol cymhleth ystumio, felly mae angen gwella'r dyluniad cymorth trwy efelychu.
Diffyg safonol: Nid oes gan y diwydiant un set o reolau ar gyfer prosesau trin gwres, ac mae angen system safonol cadwyn gynhwysfawr o ddeunyddiau i rannau.