Beth yw rôl triniaeth wres lleddfu straen mewn argraffu metel 3D?

1. Y dull o ffurfio a pheryglon straen gweddilliol
Natur gorfforol cronni straen thermol
Mae trawstiau laser neu electron yn creu tymereddau uchel iawn (dros 2000 gradd) mewn lleoliadau bach yn ystod y broses argraffu metel 3D. Mae hyn yn toddi'r powdr metel ac yn gwneud pwll o fetel tawdd. Pan fydd y trawst laser yn cael ei symud i ffwrdd, mae'r pwll tawdd yn oeri ac yn caledu'n gyflym, sy'n gwneud y newid tymheredd mewn mannau cyfagos. Mae'r ehangiad a'r crebachiad thermol anwastad hwn yn creu maes straen cymhleth y tu mewn i'r rhan. Wrth argraffu cromfachau hedfan aloi titaniwm, nid oes gan y strwythur crog unrhyw gefnogaeth, a gall straen lleol agosáu at 80% o gryfder cynnyrch y deunydd, sy'n llawer uwch na therfyn dwyn y deunydd.
Problemau Cyffredin Sy'n Achosi Straen
Os na chaiff tensiwn gweddilliol ei ollwng yn gyflym, bydd yn arwain at dair prif broblem:
Ansefydlogrwydd geometrig: Pan fydd y tensiwn yn ormod i'r deunydd glymu â'r swbstrad, bydd y rhan yn plygu ac yn newid siâp. Canfu astudiaeth achos o lafn injan awyren fod y llafn na chafodd ei drin wedi plygu 3.2mm ar ôl ei argraffu, sy'n llawer mwy na'r goddefiant o 0.1mm sydd ei angen ar gyfer cydosod.
Cychwyn crac: Mae'r lleoliad lle mae tensiwn yn cronni yn debygol o fod lle mae craciau'n dechrau. Wrth argraffu disgiau tyrbin aloi tymheredd uchel sy'n seiliedig ar nicel, mae gan rannau heb eu trin gyfradd mynychder crac o 42%, ond yn dilyn triniaeth wres, mae'n gostwng i lai na 2%.
Diraddio perfformiad: Gall straen gweddilliol leihau hyd oes deunyddiau. Mae arbrofion wedi dangos bod cyflwr cydrannau dur di-staen 316L heb eu trin yn arwain at ostyngiad o 60% mewn bywyd blinder beicio uchel o'i gymharu â'r cyflwr ôl-driniaeth wres.
2. Y ddamcaniaeth dechnegol a'r broses o gynnal triniaeth wres lleddfu straen
Y ffordd gorfforol i ollwng tensiwn
Mae triniaeth wres lleddfu straen yn golygu gwresogi'r rhan i ystod tymheredd penodol (fel arfer 0.4 i 0.6 gwaith y pwynt toddi) i wneud y deunydd yn hyblyg iawn. Ar y tymheredd hwn, mae gallu atomau i symud o gwmpas yn gwella, ac mae diffygion bach fel dadleoliadau a thyllau yn cael eu had-drefnu, sy'n rhyddhau straen mewnol yn araf trwy ddadffurfiad plastig bach. Gan gymryd yr aloi sy'n seiliedig ar nicel Inconel 718 fel enghraifft, ar ôl 4 awr o inswleiddio ar 620 gradd, gellir gostwng ei straen gweddilliol o 380 MPa i lai na 50 MPa.
Rheolaeth union o baramedrau proses
Y prif bethau sy'n effeithio ar driniaeth wres lleddfu straen yw'r gyfradd wresogi, tymheredd yr inswleiddiad, yr amser y mae'n ei gymryd i inswleiddio, a'r ffordd y mae'n oeri:
Cyfradd gwresogi: Ni ddylech gynhesu'n rhy gyflym, oherwydd gallai hyn greu straen pellach. Dylid cadw'r gyfradd wresogi ar gyfer rhannau aloi alwminiwm i lai na neu'n hafal i 10 gradd / mun.
Tymheredd inswleiddio: Wedi'i gynllunio fel arfer i fod yn is na'r tymheredd y mae crisialau'n ffurfio. Yr ystod tymheredd arferol ar gyfer trin â gwres aloi titaniwm Ti6Al4V yw 593 i 649 gradd Celsius. Dyma'r ffordd orau o leddfu tensiwn a gwella strwythur grawn.
Sut i oeri: Defnyddiwch oeri ffwrnais neu oeri cyfradd reoledig i osgoi straen ychwanegol sy'n deillio o oeri yn rhy gyflym. Mae enghraifft mewnblaniad meddygol yn dangos y gall techneg oeri llwyfan (600 gradd → 400 gradd → tymheredd ystafell) reoleiddio dadffurfiad cydrannau o fewn 0.05mm.
Manteision Amgylchedd Gwactod
Triniaeth wres gwactod yw'r dewis gorau ar gyfer gweithgynhyrchu pen uchel gan ei fod yn cael gwared ar risgiau ocsideiddio a halogiad. Mae profion TAV Vacuum Furnace Company wedi datgelu bod gan gydrannau dur di-staen 316L sy'n cael eu trin â gwres 40% arwyneb llyfnach a 25% yn well ymwrthedd i gyrydiad na rhannau sy'n cael eu trin â gwres mewn aer. Hefyd, gall awyrgylch gwactod atal problemau fel embrittlement hydrogen, sy'n ei gwneud yn berffaith ar gyfer y diwydiant awyrennau, lle mae purdeb materol yn bwysig iawn.
3. Defnyddioldeb triniaeth wres lleddfu straen yn y byd go iawn ac mewn busnes
Gwarant perfformiad yn y diwydiant awyrofod
Mae triniaeth wres lleddfu straen yn gam pwysig wrth wneud llafnau injan hedfan gan ei fod yn sicrhau bod y rhannau'n ddibynadwy. Mae GE Aviation wedi gwella'r dechneg trin gwres fel ei fod yn lleihau straen gweddilliol mewn llafnau aloi sy'n seiliedig ar nicel sengl 75% ac yn eu gwneud yn para tair gwaith yn hirach. Mae bywyd blinder beicio isel y ddisg tyrbin mewn math penodol o injan turbofan wedi mynd o 500 o gylchoedd i 2000 o gylchoedd ar ôl triniaeth wres. Mae hyn yn cwrdd ag anghenion-dyluniad oes hir.
Gwella biogydnawsedd mewnblaniadau meddygol
Mae angen i fewnblaniadau orthopedig wedi'u gwneud o aloi titaniwm fod yn gryf iawn ac yn hyblyg iawn. Gall triniaeth wres lleddfu straen leihau modwlws elastig mewnblaniadau a chael gwared ar straen prosesu, a all helpu i leihau'r "effaith cysgodi straen." Mae tystiolaeth arbrofol yn dangos bod modwlws mewnblaniadau Ti6Al4V ar ôl-triniaeth wres yn lleihau o 110 GPa i 85 GPa, gan alinio'n agosach â meinwe esgyrn dynol (10-30 GPa) a gwella integreiddiad esgyrn yn sylweddol.
Gweithgynhyrchu'r Wyddgrug gyda Rheolaeth Union
Pan fydd dur llwydni argraffu 3D, gall triniaeth wres lleddfu straen atal anffurfiad thermol rhag digwydd yn ystod y broses argraffu a sicrhau bod y ceudod llwydni o'r maint cywir. Mae achos llwydni Automobile penodol yn nodi, yn dilyn triniaeth wres, bod goddefgarwch dimensiwn y ceudod llwydni yn mynd o ± 0.1mm i ± 0.02mm, sef yr hyn sydd ei angen ar gyfer mowldio chwistrellu manwl gywir. Ar yr un pryd, gall triniaeth wres wneud y mowld yn fwy gwrthsefyll gwisgo, a all ddyblu neu dreblu ei oes.