כיצד להימנע מעיוות עיבוד של חלקי מתכת מודפסים בתלת מימד?

一, שלב התכנון: אופטימיזציה של טופולוגיה באמצעות הדמיית מתח
1. הדמיית התפלגות המתח ובנייה מחדש של המבנה
חברה המייצרת להבי טורבינה לתעשיית התעופה והחלל השתמשה בתוכנת Simufact Additive כדי להפעיל הדמיית צימוד מכני תרמי. הם הבחינו שעיצובים טיפוסיים מראים ריכוז מתח באזור המעבר של שורש הלהב. שינוי המעבר בזווית ישרה למעבר פינתי מעוגל ברדיוס של 5 מ"מ ומילוי השטח שאינו נושא מתח במבנה סריג הורידו את שיא המתח מ-420MPa ל-280MPa ואת עיוות ההדפסה ב-62%. תרחיש זה מראה שאופטימיזציה של טופולוגיה המבוססת על סימולציה יכולה למצוא נקודות- גבוהות מבעוד מועד ולבצע את התפלגות המתח אפילו על ידי שינוי המבנה.
2. תכנון חכם של מבנים מקיימים
נוסחאות אמפיריות משמשות בעיצוב תמיכה מסורתי, אשר יכול בקלות לגרום להצטברות חום באזור אחד. תוכנת VoxelDance Engineering של Manga Technology משתמשת בטכנולוגיית פיצוי עיוות סריקה כדי ליצור אוטומטית מבני תמיכה המתאימים לצורות של החלקים. שיטה זו משפרת את צפיפות חלוקת התמיכה תוך הדפסת ידיות מפרקים מלאכותיות בחברת מכשור רפואי. הוא חותך את עומק הנזק לפני השטח שנגרם על ידי הסרת תמיכה לאחר סינטר מ-0.3 מ"מ ל-0.05 מ"מ וחותך את כמות חומר התמיכה הדרושה ב-30%.
3. בניית מודל לפיצוי טרום-דפורמציה
עבור גופי שסתומים הידראוליים תעופה שצריכים להיות מדויקים בטווח של ± 0.02 מ"מ, חברת Platinum Technology Company משתמשת בתהליך סגור-בלולאה הנקראת "פיצוי סריקת הדפסה". בתהליך זה, הדגם המקורי מודפס עם פלדת אל חלד 316L, והסורק ATOS Triple Scan 3D מקבל את נתוני העיוות בפועל. נתונים אלה משמשים לאחר מכן ליצירת מודל טרום-דפורמציה הפוכה בתוכנת Magics. לאחר שני סבבי תיקון, סובלנות המימדים החיונית של החלקים הלכה מ-± 0.15 מ"מ ל-± 0.03 מ"מ, וזה מה שצריך לתקני תעופה.
2, שלב התהליך: בקרה משותפת של מספר פרמטרים
1. שינוי הגדרות הלייזר תוך כדי תנועה
ציוד Huashu High Tech FS200M שינה באופן דינמי את עוצמת הלייזר ואת מהירות הסריקה תוך הדפסת תא הבעירה של מנוע מסוים על ידי מעקב אחר שדה הטמפרטורה של הבריכה המותכת בזמן אמת. באזור עובי דופן של 3 מ"מ נעשה שימוש בפרמטר 800W/1200 מ"מ/s, ובאזור עובי דופן 0.8 מ"מ נעשה שימוש בפרמטר 600W/800 מ"מ לשנייה. התאמת פרמטר מחיצה זו מצמצמת את כניסת החום בקטעים דקים-בקירות ב-40% ואת הלחץ השיורי ב-55%. זה גם מתקן את בעיית דפורמציה סינטר במבנה שלוחה 0.5 מ"מ.
2. שיפור הליך הנחת אבקה
ציוד ה-EOS M 400-4 משתמש בטכנולוגיית פיזור אבקה אדפטיבית כדי להתמודד עם ההשפעה של עובי שכבת האבקה על דפורמציה. הוא שומר על עובי השכבה ב-40 מיקרומטר באזור התמיכה ומשנה אותו באופן דינמי ל-25 מיקרומטר בשטח פני השטח החופשי-. נתוני בדיקה מוכיחים שגישה זו חותכת את חוסר היישור בין השכבות של חלקים דקים מ-0.12 מ"מ ל-0.03 מ"מ ומעלה את ערך החספוס Ra של פני השטח מ-12.5 מיקרומטר ל-6.3 מיקרומטר.
3. שליטה באטמוספירה באמצעות גז אינרטי
התקן Platinum BLT-S800 שומר על רמות האוויר והלחות נמוכות מאוד (פחות מ-10% RH ו-50ppm) תוך הדפסת שתלים אורטופדיים מסגסוגת טיטניום. זה נעשה באמצעות מערכת בקרה-סגורה. ניסויים שהשוו בין סביבות שונות הראו כי זה יכול להוריד את קצב חמצון האבקה מ-0.8% ל-0.15%. זה פותר את הבעיה של סרטי תחמוצת המקשים על חיבור השכבות והופך חלקים לחזקים ב-18%.
3, שלב העיבוד שלאחר-השלב הוא כאשר הפגמים מתוקנים והביצועים משופרים.
1. טיפול דחיסה בכבישה איזוסטטית חמה (HIP).
עסק מסוים של מנועי תעופה השתמש בציוד לחיצה איזוסטטי חם QIH-15 ליטר לעבודה על חלקי סגסוגת Inconel 718 בטמפרטורה גבוהה. שמירה על החלקים ב-1200 מעלות /150MPa למשך 4 שעות הפכה אותם לדחוסים יותר (מ-99.2% ל-99.98%) ופחות נקבוביים (מ-0.3% ל-0.002%). חיי העייפות של החלקים המעובדים ארוכים פי שלושה, ופגמי המיקרו-סדקים שנוצרו במהלך תהליך הסינטר נעלמו לחלוטין.
2. תהליך של טיפול בחום שיפוע
עבור גופי שסתומים הידראוליים מנירוסטה 316L, בצע תהליך טיפול בחום בשלושה-שלבים: חישול הפחתת מתח ב-550 מעלות למשך שעתיים, טיפול בתמיסה ב-1050 מעלות למשך שעה, וטיפול יישון ב-480 מעלות למשך 4 שעות. הליך זה הופך את החלקים לקשים יותר, עוברים מ-180HV ל-280HV, ומוריד את המתח השיורי, עובר מ-320MPa ל-80MPa. זה פותר את הבעיה של ריבאונד ממדי לאחר עיבוד.
3. טכנולוגיה להסרת תמיכה חכמה
בציוד DMG MORI LASERTEC 65 3D, מרכז עיבוד של חמישה צירים משמש להסרת תמיכה: כוח החיתוך מנוטר בזמן אמת באמצעות מערכת בקרת הכוח, וקצב ההזנה מותאם אוטומטית. בדיקות הוכיחו שטכנולוגיה זו מקלה ב-40% על הסרת התמיכה, והיא שומרת על עומק הנזק פני השטח בטווח של 0.02 מ"מ, וזה מה שחלקי התעופה צריכים כדי להישאר שלמים.