Adakah kos rawatan haba untuk percetakan 3D logam tinggi?

一, Peranan utama rawatan haba dalam logam percetakan 3D
Percetakan 3D logam membuat struktur rumit dengan mencairkan serbuk logam satu lapisan pada satu masa, tetapi proses ini mempunyai tiga masalah besar:
Tekanan sisa: Pemanasan dan penyejukan pantas dengan laser boleh mengubah bentuk kekisi, yang boleh menyebabkan bahagian retak atau bengkok.
Kelemahan organisasi: Pemejalan bukan-keseimbangan menghasilkan ciri kasar seperti kristal kolumnar dan dendrit, yang menjadikan bahan kurang kuat.
Prestasi tidak sekata: antara muka yang lemah boleh terbentuk dengan mudah pada persimpangan antara lapisan, yang memendekkan hayat bahan.
Dengan berhati-hati menguruskan medan suhu dan proses peralihan fasa, rawatan haba boleh mencapai tiga matlamat utama:
Pelepasan tekanan: Rawatan penyepuhlindapan menghilangkan tekanan yang tinggal dan menjadikan dimensi lebih stabil.
Pengoptimuman organisasi: Mendapatkan struktur kristal equiaxed yang seragam dan halus dengan menggunakan penyelesaian pepejal dan rawatan penuaan.
Meningkatkan prestasi: Mengawal bentuk peringkat pemendakan untuk mencari keseimbangan antara kekuatan dan keliatan.
Sebagai contoh, teknologi SLM digunakan untuk membuat bilah enjin penerbangan tertentu, yang kemudiannya dirawat dengan larutan pada 1050 darjah dan berumur pada 550 darjah . Kekuatan tegangan berubah daripada 850MPa kepada 1200MPa, dan jangka hayat keletihan meningkat tiga kali ganda.
2, Pandangan multidimensi pada pecahan kos rawatan haba
1. Kos peralatan: kos kawalan yang tepat
Untuk memanaskan objek bercetak 3D logam, anda memerlukan alat khas:
Relau vakum menghentikan logam aktif seperti aloi titanium daripada berkarat. Kosnya dua hingga tiga kali ganda berbanding relau biasa.
Sistem rawatan haba laser: digunakan untuk menukar permukaan kawasan kecil, dan peralatan berharga lebih daripada 5 juta yuan.
Sistem kawalan pintar perlu memasukkan pengukuran suhu inframerah, kawalan atmosfera dan modul lain. Nilai satu sistem adalah lebih daripada satu juta yuan.
Sebuah syarikat tertentu mengatakan bahawa susut nilai peralatan rawatan haba membentuk 18% hingga 25% daripada kos unit, dan peratusan ini meningkat dengan cepat apabila ketepatan peralatan bertambah baik.
2. Kos tenaga: Suhu tinggi mewujudkan lubang hitam penggunaan tenaga jangka panjang-.
Tetapan biasa untuk proses rawatan haba:
Rawatan penyelesaian: 4 hingga 6 jam penebat pada 1000–1050 darjah
Rawatan masa: pastikan penebat pada 160–180 darjah selama 8–12 jam.
Penyepuhlindapan melegakan tekanan: Simpan pada suhu 300–400 darjah selama 2–4 ​​jam.
Sebagai contoh, ia memerlukan 120–150 kWj tenaga untuk memanaskan merawat satu keping Ti6Al4V yang dibuat menggunakan SLM. Kos kuasa adalah lebih daripada 15% jika anda menggunakan relau pemanasan elektrik. Jika anda menggunakan relau pemanasan gas, anda akan menjimatkan 40% kos tenaga, tetapi anda perlu membelanjakan lebih banyak untuk peralatan untuk membersihkan gas ekzos.
3. Kos Bahan: Permainan Kecekapan Serbuk Kitar Semula
Rawatan haba boleh menyebabkan kehilangan bahan:
Pembakaran pengoksidaan: Apabila logam dipanaskan pada suhu tinggi, kulit pengoksidaan berlaku pada permukaannya. Kadar kerugian ialah 0.5% hingga 1.2%.
Kehilangan bahan meruap: Logam dengan takat didih rendah, seperti aloi magnesium, menguap pada suhu tinggi, kehilangan lebih daripada 2% beratnya.
Struktur sokongan: Mereka bentuk bahagian saluran aliran dalaman yang kompleks dengan sokongan boleh tanggal meningkatkan kadar sisa bahan sebanyak 5% hingga 8%.
Sistem kitar semula serbuk boleh meningkatkan kadar penggunaan kepada 92%–95%, namun isu serbuk kitar semula kehilangan keberkesanannya masih perlu diperbaiki. Satu kajian mendapati bahawa selepas tiga kali penggunaan, kepekatan oksigen serbuk Ti6Al4V meningkat sebanyak 0.03%, yang menyebabkan kekuatan keletihan komponen menurun sebanyak 12%.
4. Kos masa: rantaian proses mempunyai kesesakan kecekapan
Kitaran rawatan haba biasa kelihatan seperti ini:
Sebelum rawatan: pembersihan, tidak disokong, letupan pasir (2–4 jam)
Pemanasan, penebat dan penyejukan (8 hingga 24 jam) adalah sebahagian daripada rawatan haba.
Pemprosesan-pasca: memotong wayar, menggilapnya dan mengujinya (3–6 jam)
Firma alat ganti automotif tertentu mengatakan bahawa prosedur rawatan haba membentuk 60% hingga 70% daripada keseluruhan kitaran pengeluaran percetakan 3D. Ini adalah sebab utama mengapa penghantaran lambat.
3, Laluan teknikal untuk mengurangkan kos
1. Ubah cara sesuatu dilakukan: jadikan kitaran rawatan haba lebih pendek.
Teknik penyepuhlindapan pantas menggunakan-pemanasan ketumpatan kuasa tinggi untuk mengurangkan masa yang diambil untuk merawat larutan daripada 6 jam kepada 2 jam.
Proses penuaan berperingkat: Dengan mengawal suhu dalam beberapa peringkat, masa penebat keseluruhan dikurangkan sementara masih memastikan prestasinya baik.
Rawatan tempatan pemanasan induksi: Hanya bahagian yang paling penting dipanaskan, yang mengurangkan penggunaan tenaga lebih daripada 70%.
Sebuah syarikat pesawat tertentu menggunakan teknologi penyepuhlindapan pantas untuk mengurangkan kos rawatan haba bahagian Ti6Al4V sebanyak 35% dan menjadikan struktur mikro lebih konsisten sebanyak 20%.
2. Naik taraf peralatan: Gunakan tenaga dengan lebih baik
Vakum relau pengkarbonan tekanan rendah-: Kekalkan tekanan di udara antara 10 dan 100 Pa untuk menggunakan lebih sedikit gas.
Sistem pemulihan haba sisa: menggunakan sisa haba daripada air penyejuk untuk memanaskan bahagian baharu, yang mengurangkan penggunaan tenaga keseluruhan sebanyak 18%.
Sistem kawalan suhu pintar: menggunakan pembelajaran mesin untuk memperbaiki keluk pemanasan dan mengurangkan keperluan untuk pemprosesan berulang yang disebabkan oleh perubahan suhu.
Selepas pembuat peralatan tertentu mula menggunakan sistem pengurusan suhu pintar, kadar kelayakan rawatan haba meningkat daripada 82% kepada 95%, dan kos seunit turun sebanyak 22%.
3. Memperbaiki bahan: Membuat sistem aloi yang murah
Teknologi percetakan separa: menggunakan aloi aluminium pada bahagian yang tidak perlu menahan berat dan aloi titanium pada bahagian yang mesti, yang mengurangkan harga bahan sebanyak 40%.
Serbuk diubah suai nano: Menambah 0.5% zarah nano mengurangkan suhu rawatan haba sebanyak 50 darjah Celsius dan mengurangkan penggunaan tenaga sebanyak 30%.
Menggunakan serbuk yang dijana semula: Cipta model bagaimana prestasi serbuk akan berubah dari semasa ke semasa supaya pengeluaran kekal stabil selepas sekurang-kurangnya lima penggunaan.
Aloi magnesium tahan karat Mg Zn Ca yang dicipta oleh pasukan penyelidik tertentu berfungsi sama seperti aloi aluminium dalam ujian semburan garam, dan ia mengurangkan perbelanjaan rawatan permukaan sebanyak 60%.
4. Proses kejuruteraan semula: menggabungkan pembuatan dan rawatan haba
Peralatan bersepadu untuk mencetak rawatan haba: modul pemanasan aruhan dibina di dalam kebuk pencetakan untuk membolehkan penyepuhlindapan-in situ.
Teknologi kembar digital: Menggunakan simulasi untuk mencari parameter proses terbaik dan mengurangkan kos percubaan dan ralat.
Barisan pengeluaran automatik: menggabungkan modul seperti pembersihan, rawatan haba dan pengesanan untuk mengurangkan separuh perbelanjaan buruh.
Sebuah syarikat tertentu membina kilang pintar yang mengurangkan jumlah kos bahagian cetakan 3D sebanyak 42% dengan mengubah cara ia dibuat. Kos rawatan haba turun daripada 25% kepada 14%.