Hvernig á að meta þreytulíf málm 3D prentaðra hluta?

1. Stöðluð próf: Setja upp viðmið fyrir mat
Alþjóðasamtökin um stöðlun (ISO) og American Society for Matseming and Materials (ASTM) setja grunnreglurnar til að meta þreytulíf málm 3D prentaðra hluta. ASTM E466-21 staðallinn er einn af þessum. Það staðlar lögun, stærð, hleðsluaðferð og aðferðafræði gagnaöflunar prófsýna svo vísindamenn geti prófað axial þreytu líftíma málmblöndur. Þessi staðall segir:
Að gera sýnishornið tilbúið: Laser Selective Melting (SLM) eða rafeindgeislaminkun (EBM) eru notuð til að prenta staðlaðar sívalur stangir eða bogadregnar geislasýni til að ganga úr skugga um að málin séu réttar. Til dæmis breytti ein flugvélafyrirtæki prentunarstillingunum þannig að yfirborðs ójöfnur Ti6Al4V sýnanna fór úr RA 12 μ m í RA 3,2 μ m. Þetta lækkaði mjög líkurnar á streituþéttni.
Umhverfiseftirlit: Til að halda umhverfisáhrifum frá því að hafa áhrif á þreytuhegðun skaltu fylgjast vel með hitastigi prófunarumhverfisins (± 2 gráðu), rakastig (± 5% RH) og súrefnisstyrkur. Til dæmis, meðan það er að prófa 316L ryðfríu stáli sýni í saltúðaumhverfi, er það krafist að endurtaka skilyrði hafsins til að meta árangur tæringar þreytuþols.
Að safna og greina gögn: Notkun tölfræðilegra aðferða til að búa til S - n línur til að finna þreytumörk efnisskilyrða, getur þú fylgst með hringrásartímum, streituviðbrögðum og beinbrotum í rauntíma. Framleiðandi lækningatækja hefur prófað 3D prentaða kóbalt króm ál tilbúna samskeyti 10 sinnum og komist að því að þreytustyrkur þess er meira en 95% af fölsuðum hlutum.
2. einkenni galla: að komast að því hvað olli biluninni
Innri gallar hafa mikil áhrif á hve langir málm 3D prentaðir hlutir geta varað. Rannsóknir hafa sýnt fram á að stærð, staðsetning og röðun ófluttra galla, svitahola og ómeltra agna eru mikilvægir ákvarðanir við upphaf þreytusprunga. Sem dæmi má nefna að svitaholur í Ti6Al4v ál sem eru meira en 50 μ m á breidd geta dregið úr þreytulífinu um meira en 60%. Svo verðum við að nota Multi - uppgötvunaraðferðir til að lýsa göllum að fullu:
Prófun sem skemmir ekki hlutinn: x - Ray tölvusneiðmynd (CT) er notað til að mæla magn af porosity og dreifingu galla. Ultrasonic próf eru einnig notuð til að finna vandamál í tengslunum milli laga. Sérstakur birgir flughluta sem uppgötvaðist með CT skönnun að það að betrumbæta skannaðferðina getur dregið úr porosity úr 0,8% í 0,2%.
Greining á málmum: Horfðu á smásjáinn breytast og sjáðu hvernig hitameðferð hefur áhrif á stærð kornanna og samsetningu fasa. Til dæmis getur heitt isostatic pressing (mjöðm) gert alfa fasakorn Ti6AL4V álins minni en 5 μm, sem eykur mjög þreytuþol.
Mæling á afgangsálagi: Notaðu leysir litlu holuaðferðina eða x - geisladreifingaraðferðina til að finna leifar streitu á yfirborðinu og sjá hvernig það hefur áhrif á hraða sem sprungur dreifast. Ákveðinn bílaframleiðandi notaði skot sem peening til að bæta við -400MPa af afgangsþjöppunarálagi, sem gerði það að verkum að álfelgur var þrisvar sinnum lengur.
3, Ferli Optimization: Stjórna hættum við upptökin
Stillingar prentunarferlisins hafa bein áhrif á smíði og gallaeinkenni hlutanna. Þreytulífið er hægt að auka til muna með fínu - stillingarstillingum og senda - vinnslu:
Stjórn á orkuþéttleika: Til að lágmarka skvetta galla af völdum of lítillar eða of mikillar orku, ættir þú að stilla leysiraflið, skannahraða og lagþykkt. Sem dæmi má nefna að fyrirtæki notaði DOE tilraunahönnun til að komast að því að besta orkuþéttleiki fyrir SLM prentun 316L ryðfríu stáli er 80J/mm ³, sem gerir það 25% sterkara gegn þreytu.
Hagræðing byggingarstefnu: Gerðu anisotropy hafa minni áhrif á afköst þreytu. Til dæmis er þreytutími togsýna sem eru hornrétt á prentlagið 40% minna en sýnishorn sem eru samsíða því. Þetta er hægt að bæta til muna með því að breyta horninu sem hlutarnir eru settir á.
Tækni fyrir póst - Vinnsla:
Heitt isostatic pressing (mjöðm) losnar við innri svitahola og hækkar þreytustyrk TI6AL4V álsins frá 450MPa í 620MPa.
Meðferð á yfirborðinu: Til að gera yfirborðið sléttara, er notuð titrings fægja eða rafefnafræðileg fægja. Skot peening er síðan notað til að bæta við afgangsspennu. Sem dæmi má nefna að þreytutími tiltekins flugvélablaðs er 1,2 sinnum meiri en fölsuð hlut í kjölfar samsetningar af skotum og titringsfægingu.
4.. Stafræn tvíburi: Spá um og athugað lokaða lykkju
Prime Project bandaríska varnarmálaráðuneytið hefur notað Multi - skynjara samruna og stafræna tvíburatækni til að búa til lokað - lykkjukerfi til að fylgjast með prentunarferlinu og spá fyrir um langlífi þess.
Raunverulegt - tíma eftirlit með hitastigi bráðna laugar, hitaöflun og gallaþróun með því að nota blöndu af sjón-, innrauða og hljóðeinangrun. Hljóðskynjari Addiguru fyrirtækisins getur til dæmis tekið upp smávægilegar breytingar á hljóðbylgjum inni í málmum og fundið svitahola sem eru 20 μ m eða stærri í þvermál.
Að móta stafræna tvíbura: Búðu til sýndarafrit af hverjum hluta, fylgstu með göllum og prófaðu hvernig þau vinna undir mismunandi þrýstingi. GenOA hugbúnaður Alphastar notar smásjá eftirlíkingu og beinbrots vélfræði til að giska á hve langir hlutar munu endast undir 10 ⁷ hringrás, með villuhlutfall minna en 10%.
Prófun í rannsóknarstofunni: Notaðu þreytupróf til að ganga úr skugga um að líkanið sé rétt. Auburn háskólinn prófaði 3D prentað Ti6Al4V sýni 10 sinnum og komst að því að væntanleg líftími stafræna tvíburans samsvaraði raunverulegu gildi um 92%.
5. Iðnaðurinn: Að læra af fyrri málum
GE Aviation notar SLM tækni til að prenta Leap Engine eldsneyti stúta í geimferðariðnaðinum. Þessir stútar endast tvisvar sinnum eins lengi og hefðbundnir fölsaðir hlutar og hafa flogið í meira en 10 milljónir klukkustunda án þess að mistakast.
Á læknavellinum prentuðu Johnson & Johnson 3D kóbalt króm álfelgisbikar sem fóru 10 lotur í þreytuprófum sem herma eftir mannlegu umhverfi. Þetta er miklu betra en iðnaðarstaðallinn 5 × 10 lotur.
Í bifreiðageiranum notar BMW Group 3D prentaða álfelgur vatnsjakka sem eru 40% léttari þökk sé hagræðingu á grannfræði. Þeir nota einnig T6 hitameðferð til að láta þá standa yfir 2000 klukkustundir, sem er fullkomið fyrir vélar sem keyra við mjög erfiðar aðstæður.