Af hverju er hitameðferð nauðsynleg eftir þrívíddarprentun úr málmi?

1. Að losna við afgangsstreitu er lykillinn að því að stöðva aflögun og sprungur.
Í ferlinu við þrívíddarprentun málms fer efnið í gegnum hraðvirka upphitun og kælingu, sem skilur eftir sig spennu í vörum. Til dæmis, í leysiduftsbræðsluferlinu (LPBF) kólnar bræðslulaugin fljótt, sem gæti valdið álagi á málminn í kring sem hefur ekki bráðnað ennþá. Hluturinn getur beygt, sprungið eða farið út fyrir stærðarmörk ef álagið er of hátt fyrir efnið. Til dæmis eru blöð úr títanblendi flugvélahreyflum með þunna veggi. Ef þau eru ekki hita-meðhöndluð eftir prentun gæti leifarspenna valdið því að þau brotni óvænt við vinnslu eða notkun, sem væri mjög hættulegt.
Streituminnkandi glæðing og aðrar hitameðhöndlunaraðferðir geta losað mjög vel við afgangsstreitu. Á meðan á glæðingarferlinu stendur eru stykkin hituð að hitastigi undir endurkristöllunarmarkinu (venjulega 50% til 70% af bræðslumarki efnisins), haldið þar í ákveðinn tíma og síðan kælt smám saman. Á þessum tíma er innri tilfærslum efnisins endurraðað, kornin batna og endurkristallast og streitan losnar. Til dæmis var ákveðin tegund af túrbínuskífum glödd við 650 gráður í 4 klukkustundir, sem lækkaði afgangsspennuna úr 320MPa í 80MPa og aflögunina um 90%. Þetta tryggði að vinnslan yrði nákvæm.
2. Að bæta örbyggingu: gera efni til að virka betur í heildina
Hröð storknun þrívíddarprentunar úr málmi getur valdið grófri örbyggingu og aðskilnaði í samsetningu, sem getur skaðað frammistöðu hlutanna. Til dæmis getur LPBF-prentað 316L ryðfríu stáli verið með grófa súlulaga kristalla og þreytuþol þess er 40% lægra en svikið stál. Hitameðferð getur gert hlutina betri með því að stjórna örbyggingunni:
Kornhreinsun: Við glæðingu getur endurkristöllunarferlið gert kornin minni. Til dæmis, glæðing prentaðra hluta úr áli við 350 gráður í 2 klukkustundir minnkar kornastærðina úr 100 μm í 20 μm og eykur afrakstursstyrkinn um 15%.
Stýring á fasabreytingum: Þegar þú slokknar og herðir stál geturðu búið til tvífasa uppbyggingu sem samanstendur af martensíti og austenítleifum. Til dæmis fer hörku prentaðra íhluta úr formstáli upp í 58HRC eftir að hafa verið slökkt við 1050 gráður og mildaður við 200 gráður. Slitþolið er þrisvar sinnum hærra en á hlutum sem ekki hafa verið meðhöndlaðir.
Að losna við galla: Samverkandi virkni hás hitastigs (venjulega 0,7–0,9 sinnum bræðslumark efnisins) og háþrýstings (100–200MPa) í heitri isostatic pressu (HIP) meðhöndlun getur lokað innri göt og örsprungum í hlutum. Eftir HIP-meðferð jókst þéttleiki há-blendihluta fyrir ákveðinn flugvél úr 99,2% í 99,99% og hlutarnir enduðu 5 sinnum lengur.
3. Uppfylltu háa-styrkleikastaðla til að bæta vélrænan árangur.
Vélrænni eiginleikar þrívíddarprentaðra málmhluta eru oft ekki eins góðir og þeir sem eru gerðir með hefðbundnum aðferðum. Hins vegar getur hitameðferð gert þá miklu sterkari, harðari og harðari.
Slökkvandi meðferð gerir martensitic uppbyggingu með því að kæla það hratt, sem gerir það mun erfiðara. Til dæmis fór togstyrkur prentaðra hluta úr nikkel-há-hitablöndu úr 850 MPa í 1200 MPa eftir að hafa slökkt við 1120 gráður.
Betri hörku: Herðing getur losað sig við slökkvandi streitu og gert hlutina erfiðari. Til dæmis, eftir að slökkt hefur verið og hert við 550 gráður, fór höggþol prentaðs hluta af gírkassa bíls úr 15J/cm² í 35J/cm², sem uppfyllti öryggisstaðla fyrir árekstra.
Hámarka þreytuafköst: Hitameðferð getur lengt endingu efnis til muna með því að stjórna örbyggingu þess og afgangsálagi. Til dæmis hækkaði tvöföld glæðing (700 gráður í 2 klukkustundir og 500 gráður í 4 klukkustundir) þreytumörk bæklunarígræðslu úr títanblendi úr 450 MPa í 600 MPa, sem er nóg til að styðja við langtímaþyngd líkamans.
4. Gakktu úr skugga um að mál haldist stöðugt: passaðu við staðla fyrir nákvæma samsetningu.
Eftir prentun geta þrívíddarprentaðir málmhlutar breyst um stærð vegna afgangsstreitulosunar eða breytinga á örbyggingu. Þetta getur gert það erfiðara að setja þau rétt saman. Hitameðferð getur gert víddarstöðugleika mun betri með því að koma á stöðugleika í örbyggingunni og losna við spennu.
Lægri aflögun: Gleðjandi meðferð getur dregið úr mismun á varmaþenslustuðli milli hluta og minni aflögun vinnslu. Til dæmis, eftir glæðingu, lækkaði þvermálsfrávik prentaðs hluta fyrir flókinn flæðisrásarvarmaskipti úr ± 0,15 mm í ± 0,05 mm, sem uppfyllti staðla fyrir þéttingu vökva.
Stöðugleiki yfir tíma: Gervi öldrun og önnur öldrunarmeðferð getur losað sig við yfirmettaðar fastar lausnir í efnum og komið í veg fyrir að þau breytist of mikið með tímanum. Til dæmis lækkaði hlutfall stærðarbreytinga fyrir prentaða hluta úr álblöndu úr 0,3% á ári í 0,05% á ári eftir að hafa verið elst við 170 gráður í 8 klukkustundir. Þetta uppfyllti-langtímaþjónustuþörf fluggeimsins.
5. Að mæta einstökum frammistöðuþörfum: auka notkunarsviðið
Hitameðferð getur einnig veitt málm 3D prentuðum hlutum sérstaka eiginleika, sem gerir þá gagnlega á fleiri stöðum:
Bætt viðnám gegn tæringu: Meðhöndlun með fastri lausn getur leyst upp annan áfangann í efninu, sem gerir það ólíklegra að það tærist með rafefnafræðilegum aðferðum. Til dæmis, eftir að hafa verið meðhöndluð með lausn við 1050 gráður, fór gryfjunarmöguleiki 316L prentaðra íhluta úr ryðfríu stáli úr 320mV í 450mV, sem er gott til notkunar við sjávaraðstæður.
Stjórna segulmagnaðir eiginleikar: Hitameðhöndlun getur breytt kornastefnu og afgangsálagi mjúkra segulmagnaðir efna til að gera segulmagnaðir eiginleikar þeirra betri. Til dæmis, eftir að hafa verið hitað upp í 750 gráður, eykst segulgegndræpi tiltekins hluta segulloka um 20% og orkumagnið sem hann notar minnkar um 15%.
Bætir lífsamhæfi: Hita þarf lækningaígræðslur til að losna við yfirborðsmengun og búa til passiveringsfilmu. Eftir sýruþvott og glæðingu við 500 gráður, til dæmis, fór yfirborðsgrófleiki Ra á bæklunarígræðslum úr títanblendi úr 3,2 μm í 0,8 μm og frumuviðloðunin hækkaði um 40%.