Adakah rawatan melegakan tekanan perlu selepas cetakan acuan?

一, Cara tekanan sisa terbentuk dan risiko yang boleh ditimbulkannya
1. Pelbagai punca tekanan
Terdapat tiga jenis pembolehubah asas yang menyebabkan ketegangan sisa semasa proses cetakan acuan:
Parameter proses yang berbeza: Jika kuasa laser, kelajuan pengimbasan dan ketebalan lapisan tidak ditetapkan dengan betul, kadar pengecutan antara lapisan boleh berbeza, yang boleh menyebabkan tegasan ricih antara lapisan. Contohnya, apabila foto cetakan 3D-menyembuhkan seramik, perubahan dalam ketebalan lapisan (50–100 μm) dan pendedahan UV yang tidak mencukupi boleh menyebabkan tekanan antara lapisan terkumpul, yang boleh menyebabkan perancah zirkonia yang tidak dineil berkecai pada kadar sehingga 18%.
Had sifat bahan: Apabila mencetak dengan peleburan katil serbuk logam (PBF), penyejukan pantas menyebabkan penghalusan butiran tidak sekata, kehelan-ketumpatan tinggi di tempat tertentu dan tegasan mikro. Sebagai contoh, tegasan baki dalam keluli acuan H13 yang tidak dirawat yang telah dicetak 3D mungkin setinggi 30% hingga 50% daripada kekuatan hasil bahan.
Mengalih keluar struktur sokongan dan permukaan menggilap ialah contoh tugas-pemprosesan pasca yang mungkin menambah ketegangan mekanikal tambahan. Contohnya, jika acuan tidak-dilegakan selepas diproses secara mekanikal, ubah bentuk pelindapkejutan boleh meningkat sebanyak 40% hingga 60%.
2. Tekanan boleh berbahaya dalam pelbagai cara
Jika tekanan sisa tidak ditangani dengan betul, ia akan membawa kepada isu berikut:
Ketidakstabilan dimensi: Apabila tegasan dilepaskan, acuan meledingkan dan berubah bentuk, dengan sisihan ketepatan lebih daripada ± 80 μ m, yang jauh lebih buruk daripada kriteria untuk acuan gred perubatan (± 50 μ m).
Kemerosotan prestasi: Microcracks mungkin terbentuk di lokasi tekanan tinggi, yang mengurangkan kekuatan keletihan dan rintangan hentaman. Contohnya, jika substrat elektronik alumina bercetak 3D-tidak disepuhlindapkan, salutan logam tertanggal pada kadar 12% dan rintangan penebat berubah sebanyak ± 15%.
Pereputan hayat: Superposisi tekanan mempercepatkan penyebaran rekahan keletihan apabila beban adalah kitaran, memotong hayat acuan sebanyak 50% hingga 70%. Sebagai contoh, selepas 100,000 kitaran pemuatan, kadar perambatan retak keluli acuan cetakan 3D yang tidak diilhamkan adalah tiga kali lebih cepat daripada bahagian yang disepuhlindapkan.
2, Keperluan untuk melegakan tekanan: bukti dari teori kepada amalan
1. Asas teori: Hubungan antara pelepasan tekanan dan prestasi yang lebih baik
Operasi termodinamik atau mekanikal digunakan dalam rawatan pelepasan tekanan untuk menggerakkan atom di dalam bahan, mengurangkan ketumpatan terkehel dan menyingkirkan tekanan. Perkara yang paling penting mengenainya ialah:
Membaiki struktur mikro: Proses penyepuhlindapan boleh menutup retakan mikro (panjang<50 μm) that form during sintering, which makes the material 2% to 3% denser. For instance, after annealing at 1150 °C, the microcrack closure rate of 3D printed zirconia parts goes from 90% to 420MPa, and the bending strength goes from 350MPa to 420MPa.
Penambahbaikan kestabilan dimensi: Jumlah ubah bentuk plastik yang sederhana (biasanya kurang daripada 0.5%) yang berlaku apabila tekanan dilepaskan boleh menghentikan herotan mendadak daripada berlaku apabila item itu digunakan semula. Sebagai contoh, ketepatan dimensi implan pergigian zirkonia telah meningkat daripada ± 80 μ m kepada ± 30 μ m selepas penyepuhlindapan, yang selaras dengan piawaian perubatan ISO 13356.
Meningkatkan prestasi pemesinan bermakna merendahkan kekerasan permukaan dan tekanan tegangan sisa, serta mengurangkan getaran dan haus alatan sepanjang proses pemotongan. Contohnya, selepas pengisaran, keluli mati dilepaskan-pada 260–315 darjah, yang mengurangkan tegasan permukaan sebanyak 40% hingga 65% dan menggandakan hayat alat.
2. Contoh dunia-sebenar: model yang berjaya untuk digunakan dalam perniagaan
Sebuah syarikat perubatan membuat implan zirkonia bercetak 3D-dengan menggunakan teknik "pengacuan pengawetan UV → nyahgris → pensinteran → penyepuhlindapan (penebat 1150 darjah selama 3 jam, memanaskan 5 darjah /j, menyejukkan 5 darjah /j)" dalam bidang acuan seramik. Kadar keretakan telah turun daripada 18% kepada 3%, rintangan keletihan telah meningkat sebanyak 25%, dan kadar lulus kumpulan telah meningkat daripada 75% kepada 96%.
Sebuah syarikat elektronik membuat substrat elektronik aluminium oksida bercetak 3D dalam bidang acuan logam dengan "pensinteran diikuti dengan penyepuhlindapan (memegang pada 1300 darjah selama 4 jam, pemanasan pada 10 darjah /j, dan penyejukan pada 10 darjah /j)." Kadar detasmen salutan logam turun kepada 2%, dan variasi rintangan penebat diturunkan kepada ± 5%, yang memenuhi piawaian kestabilan yang tinggi.
Acuan dengan struktur yang rumit: Untuk bahagian yang tidak biasa, penyokong berliang seperti itu, prosedur seperti pemanasan berperingkat (penebat 600 darjah selama 1 jam, penebat 750 darjah selama 2 jam) dan penyejukan kecerunan (5–10 darjah/j) digunakan untuk mendapatkan pelepasan tegasan yang sekata dan menghentikan keretakan akibat terlalu panas setempat.
3, Memilih kaedah dan mengoptimumkan parameter adalah sebahagian daripada proses rawatan tekanan.
1. Kaedah rawatan haba: pengurusan tepat proses primer
Penyepuhlindapan untuk melegakan tekanan: Panaskan acuan ke bawah Ac ₁ (contohnya, 500–650 darjah ) dan simpan di sana selama 2–4 ​​jam. Kemudian biarkan ia sejuk perlahan-lahan. Ia berfungsi dengan acuan keluli, acuan aloi aluminium dan banyak lagi, dan ia boleh menghilangkan lebih daripada 80% ketegangan sisa.
Rawatan masa: Galakkan pelepasan tekanan semula jadi oleh penuaan semula jadi (penyimpanan suhu bilik) atau penuaan buatan (penebat 100–200 darjah), yang terbaik untuk acuan optik yang memerlukan ketepatan yang sangat tinggi.
Memperbaiki proses penyepuhlindapan: Tukar keluk suhu berdasarkan kualiti bahan. Sebagai contoh, suhu proses penyepuhlindapan untuk acuan zirkonia perlu dikekalkan antara 1100 dan 1200 darjah (lebih rendah daripada suhu pensinteran 300-400 darjah ). Kadar pemanasan hendaklah 5-10 darjah / j (untuk bahagian berdinding nipis, ia harus diturunkan kepada 3 darjah / j), dan masa penebat hendaklah 2-3 jam.
Penuaan melalui getaran: Ia bagus untuk acuan besar atau situasi di mana pemanasan tidak boleh dilakukan kerana ia menggunakan getaran mekanikal (15–100Hz) untuk melegakan tekanan dalaman bahan. Sebagai contoh, syarikat tertentu yang membuat acuan kereta memotong ubah bentuk acuan sebanyak 60% selepas menggunakan terapi penuaan getaran.
Rawatan dengan shot peening: Menjejas permukaan dengan-zarah logam berkelajuan tinggi menghasilkan lapisan tegasan mampatan (kedalaman 0.1–0.5mm) yang menjadikannya tahan lebih lama. Baik untuk acuan yang mempunyai tekanan tertumpu pada permukaannya, termasuk acuan-die dan acuan penempaan.
3. Proses Komposit: Meningkatkan Kecekapan dengan Bekerjasama dengan Pelan Teknologi Berbeza
Rawatan haba dan rawatan mekanikal: Pertama, gunakan penyepuhlindapan untuk menghilangkan semua tekanan, dan kemudian gunakan shot peening untuk menjadikan permukaan lebih kuat. Sebagai contoh, firma acuan penerbangan tertentu menggunakan prosedur "penyepuhlindapan (penebat 650 darjah selama 2 jam) + letupan tembakan (zarah Al2O3, tekanan 0.3MPa)," yang menjadikan acuan bertahan tiga kali lebih lama.
Teknologi Penyepuhlindapan Pintar: Sistem AI melaraskan lengkung suhu dalam masa nyata untuk mengatasi masalah penyepuhlindapan tidak sekata acuan struktur yang rumit. Sebagai contoh, pasukan kajian tertentu menghasilkan kaedah penyepuhlindapan pintar yang boleh meningkatkan kadar pengurangan tekanan bahagian yang tidak teratur daripada 70% kepada 92%.