Mengapakah permukaan bahagian cetakan 3D logam agak kasar?

一, Ciri-ciri serbuk: punca kecacatan kecil
1. Kesan dwi taburan saiz zarah serbuk
Kajian yang dijalankan oleh Universiti Negara Basque di Sepanyol menunjukkan korelasi linear antara kekasaran permukaan dan saiz zarah terkecil (D10) dalam taburan saiz zarah serbuk: penurunan dalam nilai D10 sepadan dengan pengurangan kekasaran. Apabila D10 dalam kelompok serbuk turun daripada 25 μm kepada 11 μm, contohnya, kekasaran permukaan bahagian boleh turun daripada 60 μm kepada kurang daripada 40 μm. Tetapi ini hanya berfungsi untuk serbuk halus. Apabila saiz zarah serbuk lebih besar daripada D50, tidak kira betapa kasarnya.
2. "kesan bola salji" serbuk melekat pada benda
Semasa proses pencetakan 3D, serbuk halus yang telah dicairkan sebahagiannya akan melekat pada permukaan item, menjadikan benjolan yang kelihatan seperti "bola salji." Penyelidikan metalografi mendedahkan bahawa struktur mikro serbuk pelekat ini sejajar dengan badan komponen, menunjukkan bahawa ia diperoleh secara langsung daripada kumpulan serbuk asal. Contohnya, menggunakan serbuk dengan D50=45 μm boleh menjadikan diameter serbuk pelekat permukaan mencapai 33–47 μm, yang meningkatkan kekasaran dengan banyak.
3. Perkara yang paling penting tentang sfera serbuk
Jika serbuk tidak begitu sfera, ia boleh merebak secara tidak sekata dan membentuk lapisan longgar dengan keliangan sehingga 10%. Liang-liang ini akan menangkap serbuk yang belum cair dan membuat kecacatan permukaan sepanjang proses pencairan laser. Kajian telah menunjukkan bahawa menggunakan serbuk dengan sfera melebihi 95% boleh mengurangkan kekasaran permukaan lebih 30%.
2, Parameter percetakan: Imbangan kawalan proses yang baik
1. Konflik antara ketumpatan tenaga dan percikan
High energy density (>100J/mm³) boleh menjadikan aliran kolam cair lebih baik, tetapi ia juga boleh membuat lantunan wap logam, yang menyebabkan logam cair terpercik. Titisan ini menyejuk dan bertukar menjadi zarah sfera yang melekat pada permukaan bahagian, menjadikannya 50% hingga 80% lebih kasar. Sebagai contoh, semasa mencetak dengan Inconel 718, bilangan percikan permukaan meningkat tiga kali ganda apabila ketumpatan tenaga berubah daripada 80J/mm ³ kepada 120J/mm ³.
2. Pengaruh ketebalan lapisan dan tekstur pemejalan di atas satu sama lain
Salah satu perkara utama yang mempengaruhi kekasaran ialah ketebalan lapisan. Ketinggian kekasaran permukaan disebabkan oleh kesan langkah boleh berubah dari 10 μm hingga 25 μm apabila ketebalan lapisan berubah dari 20 μm kepada 50 μm. Juga, sudut di mana laser menyentuh permukaan mempunyai kesan besar pada tekstur pemejalan. Sebagai contoh, di kawasan yang paling jauh dari pusat percetakan, apabila sisihan sudut lebih daripada 15 darjah, kekasaran permukaan akan meningkat sebanyak 40% kerana kolam cair tidak menjadi pejal secara sekata.
3. Ruang untuk menambah baik pendekatan pengimbasan
Kaedah pengimbasan-sehala standard akan meninggalkan jalur pada permukaan bahagian pada selang masa yang tetap. Walau bagaimanapun, menggunakan papan dam atau pengimbasan lingkaran boleh memecahkan corak ini dan menjadikan taburan kekasaran lebih sekata. Sebagai contoh, semasa mencetak dengan aloi titanium, kaedah pengimbasan lingkaran mengurangkan sisihan piawai kekasaran permukaan daripada 8 μm kepada 3 μm.
3, Teknologi pemprosesan-pasca: cara baharu untuk menyelesaikan permukaan
1. Had pemprosesan mekanikal
Pemprosesan mekanikal tradisional, seperti pengilangan CNC, tidak berfungsi dengan baik dengan struktur rongga dalaman yang rumit dan mungkin tidak berfungsi dengan baik dengan reka bentuk percetakan 3D yang ringan. Apabila mengisar implan pinggul dengan sistem kekisi, contohnya, elaun pemesinan sekurang-kurangnya 0.5mm mesti disimpan, yang menambah 15% hingga 20% kepada berat.
2. Kawalan mikroskopik penggilap kimia
Dengan secara terpilih melarutkan puncak mikro permukaan, penggilap kimia boleh mencapai kawalan ketepatan skala nano. Apabila mencetak dengan aloi kromium kobalt, penggilap kimia dengan larutan gabungan asid nitrik dan asid hidroklorik boleh menurunkan kekasaran permukaan daripada 12 μm kepada 0.8 μm tanpa merosakkan struktur kekisi. Tetapi pendekatan ini perlu memerhatikan suhu (± 2 darjah ) dan kepekatan larutan (± 0.5%). Jika tidak, ia boleh menghakis terlalu banyak.
3. Cara baharu untuk menggunakan penggilap laser
Teknologi penggilap segerak dwi laser menggabungkan laser utama untuk membina bahagian dan laser sekunder (nadi nanosaat) untuk mengeluarkan serbuk sisa permukaan dalam masa nyata. Ini boleh menjadikan permukaan 70% lebih licin. Kaedah ini, sebagai contoh, mengurangkan kekasaran percetakan keluli tahan karat daripada 7 μ m kepada 2 μ m tanpa sebarang kerja lagi. Tetapi peralatan itu berharga 3 hingga 5 kali ganda berbanding pencetak 3D biasa, yang menjadikannya sukar untuk digunakan secara besar-besaran.
4. Menembusi rongga dalam dalam pemesinan aliran kasar
Pemesinan aliran kasar (AFM) mempunyai faedah istimewa untuk struktur rongga dalaman yang rumit. Apabila anda memacu medium separa-pejal dengan zarah pelelas silikon karbida ke dalam rongga dalaman pada tekanan tinggi, anda boleh menyingkirkan burr dan menjadikan permukaannya lebih licin. AFM merendahkan kekasaran permukaan rongga dalaman daripada 50 μm kepada 5 μm semasa mencetak muncung bahan api enjin penerbangan. Ia juga memastikan saluran aliran bahan api lancar.
4, Amalan Industri: Perpindahan dari Makmal ke Kilang
1. Penemuan baru dalam bidang aeroangkasa
GE Aviation membuat muncung bahan api untuk enjin LEAP menggunakan teknologi SLM dan rawatan HIP (penekanan isostatik panas). Ini mengurangkan keliangan daripada 0.8% kepada 0.02% dan meningkatkan hayat keletihan sebanyak tiga kali ganda. Dengan-menala halus pendekatan pengimbasan dan ketebalan lapisan (30 μ m), kekasaran permukaan dikekalkan dalam Ra12 μ m, yang memenuhi piawaian yang ditetapkan oleh industri penerbangan.
2. Permintaan tersuai untuk peranti perubatan
Johnson&Johnson Medical telah mencipta proses komposit untuk-implan sendi pinggul bercetak 3D yang menggabungkan penyepuhlindapan vakum dan penggilap kimia. Penyepuhlindapan vakum menghilangkan tekanan sisa, dan kemudian larutan penggilap berasaskan asid sitrik-digunakan untuk melicinkan permukaan daripada Ra50 μm kepada Ra0.8 μm sambil memastikan ia serasi bio. Kaedah ini memberikan implan hayat keletihan lebih daripada 20 tahun, yang lebih daripada apa yang diperlukan dalam tetapan klinikal.
3. Peranti tenaga yang boleh berfungsi dalam persekitaran yang sangat keras
Siemens membuat bilah turbin gas dengan menggunakan teknologi penghabluran semula arah dan rawatan penyelesaian pepejal. Ini mengurangkan kadar rayapan-ali suhu tinggi-nikel sebanyak 80%. Dengan mengawal selia kecerunan suhu (pada kelajuan lukisan 2.5 mm/j pada 1235 darjah ), struktur kristal kolumnar dicipta yang selaras dengan paksi tegasan. Ini meningkatkan hayat keletihan pada 650 darjah.