Pam mae angen triniaeth wres ar ôl argraffu 3D metel?

1. Cael gwared ar straen gweddilliol yw'r allwedd i atal anffurfiad a chracio.
Yn ystod y broses o argraffu metel 3D, mae'r deunydd yn mynd trwy gylchoedd cyflym o wresogi ac oeri, sy'n gadael tensiynau gweddilliol yn y cynhyrchion. Er enghraifft, yn y broses toddi gwely powdr laser (LPBF), mae'r pwll toddi yn oeri'n gyflym, a allai roi straen ar y metel cyfagos nad yw wedi toddi eto. Gall y rhan blygu, cracio, neu fynd y tu hwnt i'r terfyn maint os yw'r straen yn rhy uchel ar gyfer y deunydd. Er enghraifft, mae gan lafnau injan awyrennau aloi titaniwm waliau tenau. Os na chânt eu trin â gwres ar ôl eu hargraffu, gallai tensiwn gweddilliol achosi iddynt dorri'n annisgwyl wrth eu prosesu neu eu defnyddio, a fyddai'n beryglus iawn.
Gall anelio lleihau straen a dulliau trin gwres eraill gael gwared ar straen gweddilliol yn dda iawn. Yn ystod y broses anelio, caiff y darnau eu gwresogi i dymheredd is na'r pwynt ail-grisialu (fel arfer 50% i 70% o bwynt toddi y deunydd), eu cadw yno am gyfnod penodol o amser, ac yna eu hoeri'n raddol. Ar yr adeg hon, mae dadleoliadau mewnol y deunydd yn cael eu haildrefnu, mae'r grawn yn adfer ac yn ailgrisialu, ac mae'r straen yn cael ei ollwng. Er enghraifft, aneliwyd math penodol o ddisg tyrbin ar 650 gradd am 4 awr, a ddaeth â'r straen gweddilliol i lawr o 320MPa i 80MPa a'r dadffurfiad 90%. Roedd hyn yn sicrhau bod y peiriannu yn gywir.
2. Gwella microstrwythur: gwneud i ddeunyddiau weithio'n well yn gyffredinol
Gall solidiad cyflym argraffu metel 3D achosi microstrwythur garw a gwahaniad cyfansoddiadol, a all niweidio perfformiad y rhannau. Er enghraifft, efallai y bydd gan ddur di-staen 316L printiedig LPBF grisialau colofnog garw, ac mae ei wrthwynebiad blinder 40% yn is na dur ffug. Gall triniaeth wres wneud i bethau weithio'n well trwy reoli'r microstrwythur:
Coethi grawn: Yn ystod anelio, gall y broses o ailgrisialu wneud 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, mae caledwch cydrannau printiedig dur llwydni yn cynyddu i 58HRC ar ôl cael eu diffodd ar 1050 gradd a'u tymheru ar 200 gradd. Mae'r ymwrthedd gwisgo dair gwaith yn uwch na gwrthiant y rhannau nad ydynt wedi'u trin.
Cael gwared ar ddiffygion: Gall gweithredu synergaidd tymheredd uchel (fel arfer 0.7-0.9 gwaith pwynt toddi y deunydd) a gwasgedd uchel (100-200MPa) mewn triniaeth gwasgu isostatig poeth (HIP) gau tyllau mewnol a microcraciau mewn rhannau. Ar ôl triniaeth HIP, cynyddodd dwysedd y rhannau aloi tymheredd uchel ar gyfer injan hedfan benodol o 99.2% i 99.99%, a pharhaodd y rhannau 5 gwaith yn hirach.
3. Cwrdd â safonau cryfder uchel i wella perfformiad mecanyddol.
Yn aml nid yw rhinweddau mecanyddol eitemau metel printiedig 3D cystal â'r rhai a wneir gan ddefnyddio dulliau traddodiadol. Fodd bynnag, gall triniaeth wres eu gwneud yn llawer cryfach, anoddach a chaletach.
Mae triniaeth quenching yn gwneud strwythur martensitig trwy ei oeri'n gyflym, sy'n ei gwneud hi'n llawer anoddach. Er enghraifft, aeth cryfder tynnol rhannau printiedig o aloi tymheredd uchel seiliedig ar nicel o 850 MPa i 1200 MPa ar ôl diffodd ar 1120 gradd .
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, aeth caledwch effaith darn printiedig o siafft trosglwyddo car o 15J/cm² i 35J/cm², a oedd yn bodloni'r safonau diogelwch ar gyfer gwrthdrawiadau.
Mwyhau perfformiad blinder: Gall triniaeth wres ymestyn oes deunydd yn fawr trwy reoli ei ficrostrwythur a straen gweddilliol. Er enghraifft, cododd anelio deublyg (700 gradd am 2 awr a 500 gradd am 4 awr) derfyn blinder mewnblaniadau orthopedig aloi titaniwm o 450 MPa i 600 MPa, sy'n ddigon i gynnal pwysau tymor hir y corff.
4. Sicrhewch fod y dimensiynau'n aros yn sefydlog: cyd-fynd â'r safonau ar gyfer cydosod manwl gywir.
Ar ôl argraffu, gall darnau printiedig metel 3D newid maint oherwydd rhyddhau straen gweddilliol neu newidiadau yn y microstrwythur. Gall hyn ei gwneud hi'n anoddach eu rhoi at ei gilydd yn gywir. Gall triniaeth wres wneud sefydlogrwydd dimensiwn yn llawer gwell trwy sefydlogi'r microstrwythur a chael gwared ar densiwn.
Anffurfiad is: Gall triniaeth anelio ostwng y gwahaniaeth mewn cyfernod ehangu thermol rhwng rhannau ac anffurfiad peiriannu is. Er enghraifft, ar ôl anelio, aeth gwyriad diamedr rhan argraffedig ar gyfer cyfnewidydd gwres sianel llif cymhleth i lawr o ± 0.15mm i ± 0.05mm, a oedd yn bodloni'r safonau ar gyfer selio hylifau.
Sefydlogrwydd dros amser: Gall heneiddio artiffisial a thriniaethau heneiddio eraill gael gwared ar atebion solet gor-dirlawn mewn deunyddiau a'u hatal rhag newid maint gormod dros amser. Er enghraifft, gostyngodd cyfradd newid maint rhannau printiedig aloi alwminiwm o 0.3% y flwyddyn i 0.05% y flwyddyn ar ôl bod yn 170 gradd am 8 awr. Roedd hyn yn bodloni -anghenion gwasanaeth hirdymor awyrofod.
5. Diwallu anghenion perfformiad unigryw: ehangu'r ystod o ddefnyddiau
Gall triniaeth wres hefyd ddarparu rhinweddau penodol i eitemau metel printiedig 3D, sy'n eu gwneud yn ddefnyddiol mewn mwy o leoedd:
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, aeth potensial tyllu cydrannau printiedig dur di-staen 316L o 320mV i 450mV, sy'n dda i'w ddefnyddio mewn amodau morol.
Rheoli nodweddion magnetig: Gall triniaeth wres newid cyfeiriadedd grawn a straen gweddilliol deunyddiau magnetig meddal i wneud eu priodweddau 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 y mae'n ei ddefnyddio yn gostwng 15%.
Gwella biocompatibility: Mae angen gwresogi mewnblaniadau meddygol i gael gwared ar halogion arwyneb a gwneud ffilm passivation. Ar ôl golchi asid ac anelio ar 500 gradd, er enghraifft, aeth garwedd wyneb Ra mewnblaniadau orthopedig aloi titaniwm o 3.2 μm i 0.8 μm, a chynyddodd y gyfradd adlyniad celloedd 40%.