Apakah peranan rawatan haba pelepasan tekanan dalam percetakan 3D logam?

1. Kaedah pembentukan dan bahaya tegasan sisa
Sifat fizikal pengumpulan tegasan haba
Pancaran laser atau elektron mencipta suhu yang sangat tinggi (melebihi 2000 darjah ) di lokasi kecil semasa proses pencetakan 3D logam. Ini mencairkan serbuk logam dan membuat kumpulan logam cair. Apabila pancaran laser dialihkan, kolam lebur menjadi sejuk dan mengeras dengan cepat, yang menyebabkan perubahan suhu di tempat berdekatan. Pengembangan dan pengecutan haba yang tidak sekata ini mewujudkan medan tegasan yang rumit di dalam bahagian tersebut. Apabila mencetak kurungan penerbangan aloi titanium, struktur yang digantung tidak mempunyai sebarang sokongan, dan tekanan tempatan boleh menghampiri 80% daripada kekuatan hasil bahan, yang jauh lebih tinggi daripada had galas bahan.
Masalah Biasa Yang Disebabkan Stres
Jika ketegangan sisa tidak dilepaskan dengan cepat, ia akan menghasilkan tiga masalah utama:
Ketidakstabilan geometri: Apabila ketegangan terlalu banyak untuk bahan mengikat dengan substrat, bahagian itu akan bengkok dan berubah bentuk. Kajian kes bagi bilah enjin pesawat mendapati bahawa bilah yang tidak dirawat dibengkokkan sebanyak 3.2mm selepas dicetak, yang jauh lebih daripada toleransi 0.1mm yang diperlukan untuk pemasangan.
Permulaan retak: Lokasi di mana ketegangan terkumpul berkemungkinan besar adalah tempat retakan bermula. Apabila mencetak cakera turbin aloi suhu tinggi-berasaskan nikel-suhu tinggi, bahagian yang tidak dirawat mempunyai kadar kejadian retak sebanyak 42%, tetapi selepas rawatan haba, ia menurun kepada kurang daripada 2%.
Kemerosotan prestasi: Tekanan sisa boleh memendekkan jangka hayat bahan. Percubaan telah menunjukkan bahawa keadaan komponen keluli tahan karat 316L yang tidak dirawat menghasilkan pengurangan 60% dalam hayat keletihan kitaran tinggi berbanding dengan keadaan-perawatan haba selepas.
2. Teori teknikal dan proses menjalankan rawatan haba pelepasan tekanan
Cara fizikal untuk melepaskan ketegangan
Rawatan haba pelepas tekanan bermaksud memanaskan bahagian tersebut pada julat suhu tertentu (biasanya 0.4 hingga 0.6 kali takat lebur) untuk menjadikan bahan sangat lentur. Pada suhu ini, kapasiti atom untuk bergerak bertambah baik, dan kecacatan kecil seperti kehelan dan lubang disusun semula, yang perlahan-lahan melepaskan tekanan dalaman oleh ubah bentuk plastik kecil. Mengambil contoh-aloi berasaskan nikel Inconel 718, selepas 4 jam penebat pada 620 darjah, tegasan bakinya boleh diturunkan daripada 380 MPa kepada kurang daripada 50 MPa.
Kawalan tepat parameter proses
Perkara utama yang mempengaruhi rawatan haba pelepasan tekanan ialah kadar pemanasan, suhu penebat, masa yang diperlukan untuk penebat, dan cara ia menyejukkan:
Kadar pemanasan: Anda tidak seharusnya memanaskan terlalu cepat, kerana ini boleh menimbulkan tekanan lanjut. Kadar pemanasan untuk bahagian aloi aluminium hendaklah dikekalkan kepada kurang daripada atau sama dengan 10 darjah / min.
Suhu penebat: Biasanya direka bentuk lebih rendah daripada suhu di mana kristal terbentuk. Julat suhu biasa untuk merawat haba aloi titanium Ti6Al4V ialah 593 hingga 649 darjah Celsius. Ini adalah cara terbaik untuk melegakan ketegangan dan memperbaiki struktur bijirin.
Cara menyejukkan: Gunakan penyejukan relau atau penyejukan kadar terkawal untuk mengelakkan tekanan tambahan yang datang daripada penyejukan terlalu cepat. Contoh implan perubatan menunjukkan bahawa teknik penyejukan peringkat (600 darjah → 400 darjah → suhu bilik) boleh mengawal ubah bentuk komponen dalam 0.05mm.
Faedah Persekitaran Vakum
Rawatan haba vakum telah menjadi pilihan terbaik untuk-pengilangan kelas atas kerana ia menyingkirkan risiko pengoksidaan dan pencemaran. Ujian TAV Vacuum Furnace Company telah mendedahkan bahawa komponen keluli tahan karat 316L yang dipanaskan-dirawat dalam vakum mempunyai permukaan 40% lebih licin dan rintangan kakisan 25% lebih baik daripada bahagian yang dirawat haba-di udara. Selain itu, suasana vakum boleh menghentikan masalah seperti kerosakan hidrogen, yang menjadikannya sempurna untuk industri pesawat, di mana ketulenan bahan adalah sangat penting.
3. Kebergunaan rawatan haba melegakan tekanan dalam dunia sebenar dan dalam perniagaan
Jaminan prestasi dalam industri aeroangkasa
Rawatan haba pelepas tekanan merupakan langkah penting dalam membuat bilah enjin penerbangan kerana ia memastikan bahagian tersebut boleh dipercayai. GE Aviation telah menambah baik teknik rawatan haba supaya ia mengurangkan tegasan sisa dalam bilah aloi-nikel kristal tunggal sebanyak 75% dan menjadikannya tahan tiga kali lebih lama. Hayat keletihan kitaran rendah cakera turbin dalam jenis enjin turbofan tertentu telah berubah daripada 500 kitaran kepada 2000 kitaran selepas rawatan haba. Ini memenuhi keperluan reka bentuk-panjang hayat.
Meningkatkan biokompatibiliti implan perubatan
Implan ortopedik yang diperbuat daripada aloi titanium mestilah sangat kuat dan sangat fleksibel. Rawatan haba melegakan tekanan boleh merendahkan modulus keanjalan implan dan menyingkirkan tekanan pemprosesan, yang boleh membantu mengurangkan "kesan perisai tekanan." Bukti eksperimen menunjukkan bahawa modulus implan Ti6Al4V selepas-rawatan haba berkurangan daripada 110 GPa kepada 85 GPa, menjajarkan lebih rapat dengan tisu tulang manusia (10-30 GPa) dan meningkatkan integrasi tulang dengan ketara.
Pembuatan Acuan dengan Kawalan Tepat
Apabila keluli acuan cetakan 3D, rawatan haba pelepasan tekanan boleh menghentikan ubah bentuk terma daripada berlaku semasa proses percetakan dan pastikan rongga acuan adalah saiz yang betul. Bekas acuan kereta tertentu menunjukkan bahawa selepas rawatan haba, toleransi dimensi rongga acuan berubah daripada ± 0.1mm kepada ± 0.02mm, iaitu apa yang diperlukan untuk pengacuan suntikan ketepatan. Pada masa yang sama, rawatan haba boleh menjadikan acuan lebih tahan haus, yang boleh menggandakan atau tiga kali ganda jangka hayatnya.