Apakah kesan baki sokongan pada bahagian bercetak 3D logam?

一, Kemungkinan bahaya sokongan sisa kepada kualiti mekanikal bahagian
1. Kepekatan tegasan sisa dan risiko retak
Apabila logam dicetak 3D, tegasan sisa boleh dibina dengan mudah pada sambungan antara rangka kerja sokongan dan bahagian. Ini kerana pekali pengembangan haba adalah berbeza. Jika sokongan sisa tidak disingkirkan sepenuhnya, lokasi di mana tegasan tertumpu mungkin di mana retakan bermula. Contohnya, jika baki sokongan tidak dikeluarkan semasa mencetak bilah enjin penerbangan, ia boleh menyebabkan tekanan terkumpul di hujung bilah. Ini boleh menyebabkan keretakan keletihan dan mengehadkan hayat bahagian dalam tetapan perkhidmatan suhu tinggi-. Penyelidikan Universiti Xi'an Jiaotong menunjukkan bahawa apabila bahagian aloi titanium disokong dengan tegasan sisa yang tidak dirawat, paras tegasan sisa mereka adalah 30% hingga 50% lebih tinggi daripada yang sepatutnya, yang menjadikan mereka jauh lebih tahan terhadap keletihan.
2. Bahan tidak teratur
Sokongan sisa boleh mengubah cara bahan distrukturkan dalam komponen. Dalam proses pencairan terpilih laser (SLM), sambungan antara sokongan dan bahagian mungkin menghasilkan butiran kasar atau struktur fasa metastabil kerana kitaran suhu yang berulang. Penyelidik Universiti Beihang menggunakan pembelauan penyerakan belakang elektron (EBSD) untuk mendapati bahawa saiz butiran yang menyokong kawasan sisa adalah 2 hingga 3 kali lebih besar daripada substrat. Ini menjadikan bahan 15% hingga 20% kurang keras dan menjejaskan rintangan hausnya.
3. Sisihan dalam ketepatan geometri
Sokongan sisa boleh mengubah saiz bahagian itu sendiri. Jika sokongan sisa menjana penonjolan permukaan 0.1mm dalam implan perubatan ketepatan seperti cawan acetabular, ia boleh menyebabkan kerengsaan tisu dalam badan selepas implantasi. Contoh dunia-sebenar daripada perniagaan menggambarkan bahawa baki sokongan menghasilkan sisihan dimensi jejari 0.08mm dalam model cakera turbin tertentu, yang berada di luar julat yang boleh diterima dan menyebabkan keseluruhan pemasangan mesin gagal.
2, Sokongan sisa mempunyai kesan buruk terhadap kualiti permukaan.
1. Kekasaran permukaan semakin teruk
Pengilangan dan penggilap kertas pasir adalah dua sokongan mekanikal biasa yang boleh meninggalkan calar pada permukaan item. Sebagai contoh, kurungan aloi kromium kobalt boleh mempunyai nilai Ra kekasaran permukaan 3.2 μm selepas digilap dengan tangan dengan kertas pasir. Walau bagaimanapun, nilai ini boleh diturunkan kepada 0.2 μm menggunakan penggilap elektrokimia. Perniagaan peranti perubatan mengatakan bahawa ketidaksempurnaan permukaan yang dihasilkan oleh sisa sokongan telah menyebabkan 40% lebih berkemungkinan produk perlu diolah semula dan telah meningkatkan perbelanjaan pengeluaran.
2. Risiko pencemaran kimia
Jika anda tidak mengawal kepekatan larutan dengan betul semasa goresan kimia untuk menghapuskan sokongan, anda boleh berakhir dengan kakisan seragam atau pitting. Apabila bahagian aloi aluminium dibiarkan dalam larutan etsa berasid terlalu lama, ia akan membentuk lubang kakisan pada permukaan selebar 0.5 hingga 2 mm. Ini menjadikan mereka kurang tahan terhadap kakisan. Sebuah syarikat tertentu yang membuat alat ganti kereta kehilangan lebih daripada satu juta yuan dalam kerugian ekonomi langsung kerana baki sokongan menyebabkan banyak bahagian terhakis di permukaan.
3. Masalah dalam zon kesan haba (JAZ)
Apabila pemotongan laser menyokong, suhu tinggi boleh menghasilkan lapisan pencairan semula permukaan. Selepas pemotongan laser, ketebalan lapisan cair semula bagi bahagian aloi suhu tinggi- Inconel 718 boleh mencapai 50–100 μm. Ini menjadikan bahagian 10%–15% kurang keras dan menjejaskan kekuatannya pada suhu tinggi. Dengan menyempurnakan-tetapan laser (lebar nadi<10 μ s, peak current<5A), GE Additive has greatly enhanced the quality of the surface by controlling the thickness of the remelted layer to within 20 μ m.
3, Had bahawa baki sokongan meletakkan kecekapan dan kos dalam pemprosesan
1. Harga masa pemprosesan pos-telah melalui bumbung
Ia mungkin mengambil 30% hingga 50% daripada keseluruhan kitaran pengeluaran untuk memproses kepingan struktur yang kompleks tanpa sebarang bantuan. Contohnya, cangkang kebuk pembakaran enjin kapal terbang tertentu mempunyai struktur sokongan dalaman yang rumit yang mengambil masa 120 jam untuk berlepas dengan tangan. Tetapi apabila anda menggunakan bahan sokongan larut, masa yang diperlukan untuk larut dikurangkan kepada 8 jam setiap bahagian, dan kecekapan meningkat sebanyak 15 kali ganda.
2. Pembaziran bahan dan masalah kitar semula
Banyak serbuk logam digunakan oleh struktur sokongan. Contohnya, dengan teknologi SLM, jumlah bahan sokongan boleh membentuk 20% hingga 30% daripada jumlah keseluruhan yang digunakan. Jika baki sokongan mencemarkan serbuk (contohnya, jika serbuk aloi titanium dicampur ke dalam sokongan keluli tahan karat), kos kitar semula akan meningkat sebanyak 50% hingga 100%. Leiming Laser telah mengurangkan jumlah bahan sokongan yang digunakan untuk satu model komponen sebanyak 40% dengan menambah baik reka bentuk sokongan. Ini menjimatkan lebih daripada 2 juta yuan setahun dalam perbelanjaan serbuk syarikat.
3. Kos haus dan lusuh pada peralatan dan penyelenggaraan
Menggantikan alat sokongan mekanikal (roda pengisar dan pemotong penggilingan) selalunya meningkatkan kos penyelenggaraan peralatan. Sebuah syarikat pengeluar acuan tertentu mengatakan bahawa haus alatan yang disebabkan oleh baki sokongan telah menaikkan kos penyelenggaraan tahunan sebanyak 300,000 yuan, dan penyelenggaraan masa henti telah mengurangkan kapasiti pengeluaran sebanyak 15%.
4, Strategi sistematik untuk membantu masalah yang tertinggal
1. Mengoptimumkan reka bentuk struktur sokongan
Pengoptimuman topologi: Gunakan perisian simulasi seperti Magics untuk mencipta struktur sokongan ringan secara automatik yang akan merendahkan kawasan sentuhan. Selepas bertukar kepada pokok-seperti reka bentuk sokongan, satu perniagaan mengurangkan bilangan bahan sokongan yang digunakannya sebanyak 60% dan masa yang diambil untuk menyokong sebanyak 75%.
Bahan yang boleh dilarutkan: Penyokong larut air-seperti polivinil alkohol (PVA) digunakan untuk melarutkan dan mengalih keluar binaan rongga dalaman yang kompleks supaya ia tidak bersentuhan antara satu sama lain. Bahan sokongan PVA untuk peralatan EOS M290 telah digunakan dengan berkesan untuk membuat bahagian untuk kapal terbang.
2. Teknologi untuk sokongan tanpa hubungan
Sokongan dengan ultrasound: Menggunakan-getaran frekuensi tinggi (20–40 kHz) untuk memecahkan struktur sokongan, yang bagus untuk bahagian ketepatan. Sistem Sonic Mill boleh berfungsi dengan sokongan yang berdiameter kurang daripada 0.5 mm dan mempunyai kekasaran permukaan kurang daripada 0.4 μm.
Goresan plasma: Menggunakan plasma suhu-rendah (campuran gas Ar dan O2) untuk mengalih keluar sokongan secara selektif tanpa menyebabkan akibat terma. Penyelesaian penggilap magnet Magnalux telah digunakan untuk menyokong kurungan aloi kromium kobalt, dan kualiti permukaan terpulang kepada keperluan perubatan.
3. Peraturan pintar parameter pemprosesan
Pemotongan tegasan rendah: Pemotongan wayar (WEDM) menggunakan tetapan dengan lebar nadi kurang daripada 10 μs dan arus puncak kurang daripada 5A untuk menurunkan input haba. Dengan mengoptimumkan parameter, syarikat tertentu dapat menguruskan ketebalan lapisan cair bahagian aloi titanium selepas dipotong dalam lingkungan 15 μm.
Pengilangan berlapis: Untuk menyebarkan daya pemotongan, teknik pengilangan berlapis dengan kedalaman pemotongan yang kecil (<0.2mm) and a high feed rate (>500mm/min) digunakan untuk sistem sokongan tebal. Beginilah cara pusat pemesinan lima-paksi DMG MORI mengawal herotan penyingkiran sokongan dalam 0.02mm.
4. Perlindungan dan pembaikan selepas pemprosesan
Membaiki dengan pelapisan laser: Untuk calar mikro yang berlaku selepas menanggalkan sokongan, bahan yang sama digunakan untuk pembaikan pelapisan laser. Lapisan pelapisan adalah setebal 10–50 μm dan mempunyai kekuatan ikatan melebihi 400 MPa. Teknologi ini telah digunakan oleh pengeluar bahagian penerbangan tertentu untuk mengembalikan kekerasan permukaan bahagian tersebut kepada lebih 95% daripada nilai reka bentuk.
Penggilapan elektrokimia: Menggunakan elektrolit (campuran asid fosforik dan asid sulfurik) untuk melarutkan bonggol permukaan secara selektif untuk mendapatkan kemasan yang licin. Selepas penggilap elektrokimia, kekasaran permukaan Ra bahagian aloi titanium boleh diturunkan daripada 3.2 μm kepada 0.2 μm, dan ketahanannya terhadap kakisan boleh ditingkatkan sebanyak tiga kali ganda.