A fydd triniaeth wres argraffu 3D metel yn achosi anffurfiad?

一, Hanfod Technegol Triniaeth Gwres: Rheoleiddio Sefydliadol ac Optimeiddio Perfformiad
Mae gwresogi, inswleiddio ac oeri deunyddiau metel yn ystod triniaeth wres yn addasu eu microstrwythur, sy'n gwella eu nodweddion mecanyddol. Mewn argraffu metel 3D, prif nodau triniaeth wres yw:
Cael gwared ar straen gweddilliol: Pan fydd y deunydd yn cael ei argraffu, mae'n mynd trwy gylchoedd cyflym o wresogi ac oeri, sy'n achosi i'r dellt mewnol blygu a chreu straen gweddilliol. Er mwyn lleddfu tensiwn, caiff y rhan ei gynhesu islaw tymheredd ail-grisialu'r deunydd (er enghraifft, cadw aloi titaniwm ar 800 gradd am 2 awr). Mae hyn yn llacio'r dellt ac yn lleihau'r perygl o anffurfio yn ystod prosesu neu ddefnyddio'n ddiweddarach.
Gwella strwythur y grawn: Gall triniaeth hydoddiant solet (fel aloi alwminiwm 7075 ar 470 gradd) dorri i lawr cyfnodau cryfhau, tra gall triniaeth heneiddio (fel 120 gradd am 24 awr) achosi cyfnodau dyddodiad nanoraddfa i ffurfio, gan arwain at gynnydd cyfunol mewn cryfder a chaledwch. Mae'r broses hon yn gwneud y grawn yn llai ac yn llai tebygol o newid cyfaint pan fydd y cyfnod yn newid, sy'n gwneud y duedd anffurfiad yn is.
Trwsio problemau mewnol: Mae technoleg gwasgu isostatig poeth (HIP) yn synergyddol yn gwella dwysedd deunyddiau i dros 99.9% gyda'r cyfuniad o bwysedd uchel 100-150MPa a thymheredd uchel 1000-1200 gradd, cau microcracks a mandyllau a dileu crynodiad straen lleol a achosir gan grebachu anwastad.
2, Y mecanwaith dadffurfiad a achosir gan driniaeth wres yw effeithiau cyfunol straen thermol a newidiadau yn y microstrwythur.
Nod triniaeth wres yw cael gwared ar y risg o anffurfio, fodd bynnag os caiff ei wneud yn anghywir, gall anffurfiannau newydd ddigwydd o hyd. Y prif ffyrdd y mae hyn yn digwydd yw:
Crynhoad straen thermol: Pan fydd rhan yn cael ei gynhesu a'i oeri, mae'r gwahaniaeth tymheredd rhwng y tu allan a'r tu mewn i'r rhan yn achosi i'r rhan ehangu a chontractio'n wahanol, sy'n creu straen thermol. Er enghraifft, pan fydd rhannau waliau tenau yn cael eu hoeri'n gyflym, mae'r tu allan yn crebachu'n gyflymach na'r tu mewn. Gallai hyn achosi i'r eitem ystumio neu droelli.
Newid yn y cyfaint o drawsnewid sefydliadol: Mae newidiadau mewn dwysedd deunydd yn ystod y broses drosglwyddo cyfnod yn achosi i'r gyfaint grebachu neu dyfu. Er enghraifft, pan fydd trawsnewid martensitig yn digwydd, mae'r cyfaint yn fwy, ac os nad yw'r rhyddhad straen yn llyfn, gallai gynhyrchu craciau.
Sut mae'r strwythur ategol yn effeithio: Mae'r ardal lle mae'r gefnogaeth argraffu a'r swbstrad yn ymuno yn debygol o ddod yn bwynt canolbwyntio straen yn ystod triniaeth wres. Os nad yw'r dyluniad cymorth yn iawn, gallai blygu pan fydd y gefnogaeth yn cael ei thynnu i ffwrdd ar ôl triniaeth wres oherwydd rhyddhau straen mewn un ardal.
3, Strategaeth ar gyfer rheoli anffurfiad: Gwella prosesau a llunio technolegau newydd
Er mwyn cydbwyso effeithiau triniaeth wres a'r risg o anffurfio, mae'r diwydiant wedi dyfeisio cynllun rheoli systematig sy'n edrych ar dri maes: deunyddiau, prosesau ac offer:
1. Dewis deunyddiau a'u cael yn barod
Mae gan aloion sy'n seiliedig ar nicel fel Inconel 718 gyfernod ehangu thermol is (12.5 × 10 ⁻⁶/ gradd ) nag aloion titaniwm (8.6 × 10 ⁻⁶/ gradd ). Mae hyn yn golygu y gallant helpu i atal straen thermol rhag cronni.
Dylunio cyn anffurfio: Defnyddiwch feddalwedd efelychu fel VoxelDance Engineering i ragfynegi sut y byddai triniaeth wres yn newid siâp y defnydd. Yna, defnyddiwch ragffurfiad gwrthdro ar y model gwreiddiol i wneud y model iawndal o'r maint cywir ar ôl triniaeth wres. Er enghraifft, yn dilyn addasiad afluniad ymlaen llaw, bu gwelliant o 66.2% yng nghywirdeb argraffu rhan wal denau gydag arwyneb crwm penodol, a chafodd 98.6% o'r arwynebedd anffurfio sylweddol ei ddileu.
2. Gwella paramedrau'r broses
Gwresogi ac oeri mewn rhannau: Defnyddio strategaeth wresogi fesul cam (fel cynnal ar 50 gradd am 30 munud) ac oedi wrth oeri (fel oeri aer ar ôl oeri ffwrnais i 200 gradd) i leihau'r straen thermol a gynhyrchir gan newidiadau tymheredd. Er enghraifft, yn dilyn triniaeth HIP, mae llafnau tyrbin peiriannau awyrennau GE yn para tair gwaith yn hirach ac nid ydynt yn newid siâp mwy na 0.05% o'r amser.
Technoleg ar gyfer crisialu cyfeiriadol: Mae proses grisialu cyfeiriadol MIT yn addasu'r gyfradd wresogi (er enghraifft, 2.5 cm/h) a thymheredd (1235 gradd) i dyfu grawn mewn cyfeiriad penodol yn ffurfiannau colofnol. Mae hyn yn gwneud y deunydd yn fwy ymwrthol i ymgripiad ac yn llai tebygol o ystumio ar dymheredd uchel.
3. Offer a gosodiadau newydd
System gosodiadau addasol: Creodd labordy Fraunhofer ILPT yn yr Almaen osodiad hyblyg sy'n defnyddio ffynhonnau nwy nitrogen i ddarparu grym clampio deinamig, yn gwneud iawn am wahaniaethau mewn ehangiad thermol wrth argraffu, ac yn cadw strwythurau waliau tenau 3m × 2m rhag anffurfio mwy na ± 0.3mm.
Technoleg trin gwres lleol: Defnyddir gwresogi ymsefydlu neu driniaeth wres leol laser ar ddarnau mawr i'w hatal rhag cael eu dadffurfio pan fyddant yn cael eu gwresogi i gyd drosodd. Er enghraifft, mae braced hedfan penodol wedi cyrraedd cryfder tynnol o 520MPa a sefydlogrwydd dimensiwn yn fwy na ± 0.1mm diolch i driniaeth datrysiad lleol.
4, Achos Frontier: Defnydd Newydd ar gyfer Anffurfiad Triniaeth Gwres
Mae Boeing yn defnyddio datrysiad solet a thechneg trin heneiddio yn y diwydiant awyrofod i wneud cromfachau awyrennau printiedig 3D yn gryfach, gyda chryfder tynnol o 520MPa. Ar yr un pryd, mae dyluniad cyn anffurfiad yn cadw'r anffurfiad o fewn ± 0.05mm i fodloni safonau aerodynamig tynn.
Mewnblaniadau meddygol: Mae cwmni penodol wedi dod o hyd i ffordd newydd o wneud cwpanau asetabular aloi titaniwm trwy gyfuno "anelio rhyddhad straen" ag "ysgythriad asid." Mae'r broses hon yn cael gwared ar straen mewnol trwy anelio ac yna'n creu strwythur microfandyllog gyda maint o 5 i 10 μm trwy ysgythru asid. Mae hyn yn helpu celloedd esgyrn i dyfu heb newid maint y cwpanau.
Offer ynni: Mae Siemens Energy yn gwneud llafnau tyrbin nwy gan ddefnyddio technoleg crisialu cyfeiriadol HIP +. Mae hyn yn gwneud y deunydd yn 99.95% yn drwchus ac yn ei wneud 40% yn fwy ymwrthol i ymgripiad. Gall redeg am 100,000 o oriau heb newid siâp ar dymheredd o 1200 gradd.