כיצד לבדוק את ביצועי הקירור של תבניות מתכת להדפסה תלת מימדית?

一, חלקים עיקריים של בדיקת ביצועי קירור
1. בדיקת ביצועים תרמודינמיים
מדידת מוליכות תרמית היא דרך חשובה לגלות עד כמה חומרים מעבירים חום. שיטת הבזק הלייזר ASTM E1461 יכולה להעריך במדויק את הדיפוזיות התרמית של חומרי עובש בין -100 ל-500 מעלות צלזיוס. צוות מחקר בדק פלדת תבנית H13 מודפסת בתלת מימד וגילה שמוליכות החום שלה הייתה 28.5W/(m · K), שהיא גדולה ב-12% מהליכי פרזול סטנדרטיים. הסיבה לכך היא שהדפסת תלת מימד יוצרת מבנה גרגר עדין ייחודי.

המטרה העיקרית של ניתוח התנגדות תרמית היא לגלות עד כמה התבנית מעבירה חום. כדי ליצור מפות ענן שיפוע טמפרטורה, אתה יכול לשים צמדים תרמיים בנקודות חשובות על התבנית ולהשתמש בטכנולוגיות הדמיה תרמית אינפרא אדום כדי לשלב אותם. בדיקה שנעשתה על ידי חברה מסוימת שמייצרת חלקי רכב מצביעה על כך שהטמפרטורה של ליבת תבנית היציקה של סגסוגת האלומיניום המודפסת בתלת-ממד נשארת בטווח של ± 3 מעלות לאחר יצירת 1000 תבניות ברציפות. זה נמוך ב-60% מאשר תבניות מסורתיות.

2. בדיקת דינמיקת נוזלים
בדיקת מאפיין נפילת הלחץ היא דרך טובה לראות אם התכנון של מעגל מי הקירור סביר. מכשיר כיול הזרימה Micronics PT100 יכול לזהות בצורה נכונה את אובדן הלחץ בנתיב המים כאשר קצב הזרימה הוא בין 0.1 ל-100 ליטר/דקה. מחקר מקרה של תבנית אריזה אלקטרונית הראה שתעלת מי הקירור הספירלית התלת-ממדית -ירדה רק ב-0.8kPa בקצב זרימה של 20 ליטר לדקה, שהיה נמוך ב-45% מתעלת מי הקידוח המסורתית. זה מראה שעיצוב הערוץ שלו תואם יותר את העקרונות של דינמיקה נוזלית.

רשת חיישני זרימה מרובה-ערוצית משמשת לבדיקת אחידות הזרימה. צוות מחקר הקים 12 אתרי ניטור זרימה בתבנית חלל מודפסת-תלת-ממדית מסובכת. הם הבחינו שסטיית הזרימה של כל תעלה נשמרה בטווח של ± 2% כדי לוודא שחומר הקירור פוזר באופן שווה. הליך בדיקה זה טוב מאוד עבור תבניות-בדיוק גבוה המשמשות בתעשיית התעופה והחלל. לדוגמה, תבנית תומכת לוויינית שעדנה את תבנית נתיב המים כדי לצמצם את עיוות המוצר מ-0.3 מ"מ ל-0.05 מ"מ.

2, מערכת לבדיקה בהיקפים שונים
1. בדיקה בקנה מידה מיקרוסקופי
מחקר מטאלוגרפי יכול להראות את-המאפיינים המיקרו-סטרוקטורליים-אחד--של הדפסת תלת-ממד. עם מיקרוסקופ מטאלוגרפי של Olympus BX53M, אתה יכול לראות גרגירים עמודים עדינים שנוצרו באמצעות תהליך המסת אבקת לייזר (LPBF). גרגירים אלו קטנים ביותר מ-50% מאלו שנעשו בשיטות יציקה טיפוסיות. מבנה מיקרו זה הופך את החומר לטוב בהרבה בהתמודדות עם עייפות תרמית. לאחר 10 ^ 6 מחזורים תרמיים, בדיקה מסוימת הראתה שלתבניות מודפסות תלת מימד יש עדיין מבנה גבול גרגר שלם, בעוד שלתבניות מסורתיות יש סדקים ברורים.

נקבוביות חדירת כספית של Micromeritics AutoPore V משמשת למציאת הנקבוביות. זה יכול למצוא נכון היכן הנקבוביות בתבנית. בדיקת עובש שתלים רפואיים הצביעו על כך שעל ידי שינוי הגדרות ההדפסה ניתן להוריד את הנקבוביות מ-0.5% ל-0.08%, וגודל הנקבוביות היה לרוב בין 1 ל-5 מיקרומטר. מבנה עבה זה עוצר את דליפת מדיום הקירור והופך את העובש לחזק יותר.

2. בדיקה בקנה מידה גדול
ניטור דינמי של הדמיה תרמית היא דרך קלה לראות עד כמה התבניות מתקררות באופן שווה. מצלמת ההדמיה התרמית FLIR T865 יכולה להראות לך כיצד הטמפרטורה על פני התבנית משתנה בזמן אמת. יש לו רזולוציה של 640 × 480 והוא יכול לראות טמפרטורות מ-40 מעלות עד 1500 מעלות. בעת בדיקת תבנית מסוימת של ראש צילינדר של מנוע רכב, החוקרים השוו את תמונות ההדמיה התרמית של הדפסת תלת מימד ותבניות מסורתיות. הם גילו שסטיית התקן של חלוקת הטמפרטורה של תבנית ההדפסה התלת-ממדית הייתה רק 1.2 מעלות, שהייתה נמוכה ב-75% מזו של התבנית המסורתית. זה הראה שעיצוב מעגל מי הקירור הקונפורמי עשה הבדל גדול באיזון התרמי.

מכונת בדיקת העייפות MTS 370.10 משמשת למבחן חיי העייפות. הוא מדמה כיצד ביצועי התבנית ישתנו לאחר מיליון מחזורים חמים וקרים עם טווח עומס של ± 25kN. 3פלדת התבנית המודפסת שומרת על 90% מהקשיות המקורית שלה לאחר 500,000 מחזורים, בעוד שתבניות מסורתיות מאבדות 30% מהקשיות שלהן באותם תנאים. הסיבה לכך היא שטכנולוגיית הדפסת תלת מימד מונעת מריכוז מתח פנימי.

3, שימוש בטכניקות הבדיקה העדכניות ביותר
1. הטכנולוגיה של תאומים דיגיטליים
ניתן ליצור מודל תאום דיגיטלי של תהליך קירור העובש על ידי שילוב תוכנת ניתוח זרימת עובש של Mouldflow עם שיטות למידת מכונה. קבוצת מחקר בנתה מודל AI שיכול לנחש את התפלגות הטמפרטורה, המהירות והלחץ באזור מסוים על ידי אימון על 36,000 סטים של נתוני צורות סנפיר עם פרמטרים. התוצאות החזויות של המודל תואמות היטב את נתוני הבדיקה האמיתיים, עם שיעור דיוק של 95%. זה 40% יותר טוב משיטות אמפיריות סטנדרטיות ומצמצם את הזמן שלוקח לייצור תבנית.

2. רשת של חיישנים זעירים
הצבת מערך חיישני טמפרטורה ולחץ בתוך התבנית עשויה לאפשר לך לפקוח עין על תהליך הקירור בזמן אמת. מחקר מסוים השתמש ב-24 חיישני MEMS במחליף חום זעיר-מודפס בתלת-ממד כדי למדוד בהצלחה שינויי טמפרטורה מקומיים של 0.1 מעלות, מתן תמיכה מדויקת בנתונים לניהול התעלה. טכניקה זו מצוינת לייצור תבניות-בדיוק גבוה בתעשיית התעופה והחלל. לדוגמה, תבנית זרבובית מנוע רקטה השולטת בשינויי טמפרטורה באזור ריכוז מתח החום בטווח של ± 5 מעלות דרך רשת חיישנים.

4. תקנים וקריטריונים לבדיקות בתעשייה
ISO 23499-2017, "תקן הערכת איכות להדפסת מתכת בתלת מימד", פורסם על ידי ארגון התקינה הבינלאומי (ISO). הוא קובע את הסטנדרט להערכת ביצועי קירור. בדיקת המוליכות התרמית צריכה להיות בהתאם לתקן ASTM E1461, בדיקת נפילת הלחץ צריכה להיות בהתאם למפרט ISO 527-2, ובדיקת חיי העייפות צריכה להיות בהתאם לתקן ISO 1217. בסין, תקנים כמו GB/T 39251-2020 "שיטות אפיון למאפייני אבקת מתכת בייצור תוסף" מעניקים לתעשייה סט מלא של מפרטים טכניים.