Adakah rawatan haba akan menjejaskan ketepatan dimensi bahagian?

一, Cara utama rawatan haba mengubah saiz benda
1. Melepaskan tekanan baki dan tegasan haba
Kaedah pencetakan 3D logam memanaskan dan menyejukkan bahan dengan cepat, yang menyebabkan herotan kekisi dalaman dan tekanan baki. Untuk melegakan tekanan melalui kelonggaran kekisi, rawatan haba dipanaskan kepada suhu di bawah suhu penghabluran semula (contohnya, mengekalkan aloi titanium pada 800 darjah selama 2 jam). Tetapi ketidaksamaan pelepasan tekanan boleh menyebabkan ubah bentuk tempatan. Sebagai contoh, jika reka bentuk struktur sokongan untuk bilah turbin enjin pesawat tidak baik, menanggalkan sokongan selepas rawatan haba boleh menyebabkan kepekatan tegasan tempatan dan meledingkan tepi bilah, dengan ubah bentuk 0.1–0.3mm.
2. Perubahan dalam volum disebabkan oleh perubahan fasa
Semasa rawatan haba, bahan boleh menukar fasa (transformasi martensit seperti itu), yang boleh menyebabkan isipadunya membesar atau mengecut. Contohnya, aloi suhu tinggi-berasaskan nikel-boleh berubah daripada austenit kepada martensit jika kadar penyejukan terlalu cepat selepas rawatan larutan (1080 darjah selama 1 jam). Ini boleh menyebabkan bahagian yang dicetak dengan peleburan katil serbuk laser (LPBF) mengembang dalam volum dan berubah dalam saiz. Data percubaan menunjukkan bahawa ralat dimensi kritikal komponen yang tidak mempunyai kadar penyejukan terkawal boleh mencapai ± 0.05mm selepas-rawatan haba, melebihi had yang dibenarkan yang ditetapkan oleh piawaian penerbangan.
3. Pertumbuhan bijirin dan kehomogenan tisu
Mengawal kadar pemanasan dan masa penahanan semasa rawatan haba boleh meningkatkan keseragaman tisu dan saiz butiran. Tetapi jika bijirin tumbuh tidak sekata, ia boleh menyebabkan jumlah pengecutan yang berbeza di tempat yang berbeza. Sebagai contoh, pemanasan komposit bertetulang gentian karbon berterusan (CCFRC) kepada 100 darjah meningkatkan kehabluran matriksnya daripada 17.42% kepada 22.76%. Tetapi jika gentian tidak sama rata, ia mungkin menghasilkan perbezaan saiz 0.02 hingga 0.05 mm, yang akan menyukarkan untuk menyusun sesuatu dengan betul.
2, Contoh biasa: rawatan haba mempunyai dua kesan pada ketepatan dimensi
1. Aeroangkasa: mencari keseimbangan yang betul antara ketepatan tinggi dan prestasi tinggi
Boeing membuat kurungan kapal terbang menggunakan teknologi LPBF, walau bagaimanapun ia perlu dipanaskan-untuk meningkatkan kekuatan tegangannya kepada 520MPa. Tetapi selepas rawatan haba, ia menjadi sukar untuk memastikan dimensi kepingan stabil. Untuk mendapatkan kawalan yang tepat, lakukan perkara berikut:
Pampasan pra-ubah bentuk: Gunakan pra{1}}ubah bentuk terbalik pada model asal untuk mendekatkan model pampasan kepada saiz optimum selepas rawatan haba. Ini akan meningkatkan ketepatan pencetakan sebanyak 66.2%.
Pemanasan dan penyejukan bersegmen: Menggunakan pendekatan pemanasan berperingkat (memegang pada 50 darjah selama 30 minit) dan penyejukan tertunda (penyejukan udara selepas penyejukan relau kepada 200 darjah) untuk mengurangkan tegasan terma yang dihasilkan oleh kecerunan suhu, dengan ubah bentuk dikawal dalam ± 0.03mm.
2. Implan perubatan: gabungan biokompatibiliti dan ketepatan dimensi
Apabila cetakan 3D aloi titanium acetabular cawan, struktur mikro berliang permukaan (5–10 μm) mestilah sangat tepat dari segi saiz. Syarikat tertentu memperoleh kawalan tepat dengan kaedah gabungan "penyepuhlindapan pelepasan tekanan + goresan asid":
Penyepuhlindapan pengurangan tekanan: Tahan pada 650 darjah selama 2 jam untuk menghilangkan sebarang tekanan cetakan yang tinggal dan mengurangkan kemungkinan perubahan saiz semasa pengelasan asid seterusnya.
Rawatan goresan asid: Gunakan campuran asid hidrofluorik dan larutan asid nitrik untuk mengetsa selama 10 minit untuk membuat mikropori homogen. Ini akan menghalang pelepasan tegasan daripada menyebabkan kakisan tempatan. Perbezaan saiz hendaklah disimpan dalam lingkungan ± 0.02mm.
3. Acuan industri: Mencari keseimbangan yang betul antara kos dan penggunaan
Melalui prosedur "penyelesaian pepejal+penuaan" untuk rawatan haba, sebuah syarikat tertentu telah menjadikan acuan aloi aluminium lebih keras kepada 120HB. Walau bagaimanapun, mereka perlu mencari kompromi antara kos dan ketepatan:
Kaedah kos-efektif ialah dengan hanya sandblast (nilai Ra Kurang daripada atau sama dengan 3.2 μ m) bahagian untuk memenuhi keperluan acuan plastik biasa. Ini mengurangkan kos setiap bahagian sebanyak 40%, tetapi dimensinya tidak begitu stabil.
Penyelesaian berprestasi tinggi-: Tingkatkan pemesinan ketepatan CNC (nilai Ra Kurang daripada atau sama dengan 0.8 μ m), yang bagus untuk bahagian acuan yang perlu sangat berkilat atau jelas. Ini akan menggandakan masa pemprosesan, tetapi ketepatan dimensi ialah ± 0.01mm.
3, Strategi untuk mengawal ketepatan dimensi: menambah baik proses dan menghasilkan teknologi baharu
1. Padanan parameter proses: membuat rawatan haba dan proses percetakan berfungsi bersama
Tetapan untuk rawatan haba mestilah sama dengan tetapan untuk proses pencetakan 3D, seperti suhu dan kadar penyejukan. Contohnya, jika anda mencetak aloi Inconel 718 menggunakan LPBF dan lapisan cetakan adalah 0.05mm tebal, anda perlu menggunakan rawatan penyelesaian 1150 darjah dan rawatan penuaan 720 darjah untuk meminimumkan keretakan dan perubahan dimensi yang berlaku apabila bahan sejuk terlalu cepat. Ujian telah menunjukkan bahawa parameter padanan boleh menjadikan bahagian bertahan tiga kali lebih lama dan menjadikan dimensinya lebih stabil sebanyak 50%.
2. Sistem pengurusan haba pintar: mengawasi sesuatu dalam masa nyata dan membuat perubahan mengikut keperluan
Menggunakan penderia inframerah dan kawalan maklum balas suhu, sistem pengurusan haba pintar menjadikan medan haba lebih seragam. Sistem AI yang dibuat oleh Teknologi Platinum boleh menukar kuasa laser dan kelajuan pengimbasan dalam masa nyata. Ini memastikan suhu tidak berubah terlalu banyak semasa mencetak kurungan aloi titanium, mengekalkannya dalam ± 5 darjah . Selepas rawatan haba, sistem juga mengurangkan sisihan dimensi daripada ± 0.05mm kepada ± 0.02mm.
3. Cara baharu untuk memanaskan merawat sesuatu: pemanasan tempatan dan proses komposit
Rawatan haba tempatan: Pemanasan induksi atau rawatan haba tempatan laser digunakan pada kepingan besar untuk mengelakkannya daripada berubah bentuk apabila dipanaskan secara menyeluruh. Melalui rawatan penyelesaian tempatan, pendakap penerbangan tertentu telah mencapai kekuatan tegangan 520MPa dan kestabilan dimensi lebih baik daripada ± 0.03mm.
Proses komposit: menggunakan rawatan haba dan penekan isostatik panas (HIP) bersama-sama untuk menghilangkan kecacatan dalaman dan memperbaiki struktur. Hayat keletihan bilah turbin enjin penerbangan GE adalah tiga kali lebih lama selepas rawatan HIP, dan ubah bentuk dimensi dikekalkan di bawah 0.05%.