Hvert er hlutverk streitulosandi hitameðferðar í þrívíddarprentun úr málmi?

1. Myndunaraðferðin og hættur af afgangsálagi
Líkamlegt eðli uppsöfnunar hitauppstreymis
Laser eða rafeindageislar skapa mjög hátt hitastig (yfir 2000 gráður) á litlum stöðum meðan á málm 3D prentunarferlinu stendur. Þetta bræðir málmduftið og myndar laug úr bráðnum málmi. Þegar leysigeislinn er færður í burtu kólnar bráðnu laugin og harðnar hratt, sem gerir það að verkum að hitastigið breytist á nálægum stöðum. Þessi ójafna varmaþensla og samdráttur skapar flókið álagssvið inni í hlutanum. Þegar títan álflugsfestingar eru prentaðar, hefur upphengda uppbyggingin engan stuðning og staðbundin streita getur nálgast 80% af afkastagetu efnisins, sem er mun hærra en burðarmörk efnisins.
Algeng vandamál sem streita veldur
Ef leifar spennu er ekki sleppt fljótt, mun það valda þremur meginvandamálum:
Rúmfræðilegur óstöðugleiki: Þegar spennan er of mikil til að efnið bindist við undirlagið mun hluturinn beygjast og breyta lögun. Tilviksrannsókn á blaði flugvélahreyfla leiddi í ljós að blaðið sem ekki var meðhöndlað beygðist um 3,2 mm eftir prentun, sem er mun meira en 0,1 mm vikmörk sem þarf til samsetningar.
Sprungubyrjun: Staðurinn þar sem spenna myndast er líklega þar sem sprungur byrja. Þegar prentaðir eru nikkel-undirstaða túrbínuskífa með háum-hita, hafa ómeðhöndlaðir hlutar sprungutíðni upp á 42%, en eftir hitameðhöndlun lækkar það niður í minna en 2%.
Rýrnun á frammistöðu: Afgangsstreita getur stytt líftíma efna. Tilraunir hafa sýnt að ómeðhöndlað ástand 316L íhluta úr ryðfríu stáli leiðir til 60% minnkunar á þreytulífi í mikilli lotu samanborið við eftir-hitameðferðarástandið.
2. Tæknikenningin og ferlið við að framkvæma streitulosandi hitameðferð
Líkamleg leið til að losa um spennu
Hitameðferð við streitulosun þýðir að hita hlutinn í ákveðið hitastig (venjulega 0,4 til 0,6 sinnum bræðslumarkið) til að gera efnið mjög sveigjanlegt. Við þetta hitastig eykst getu atóma til að hreyfa sig og örsmáir gallar eins og tilfærslur og göt endurskipuleggjast, sem losar hægt og rólega innri streitu með örlítilli plastaflögun. Með því að taka nikkel-blendið Inconel 718 sem dæmi, eftir 4 klukkustunda einangrun við 620 gráður, er hægt að lækka afgangsspennu þess úr 380 MPa í minna en 50 MPa.
Nákvæm stjórn á ferlibreytum
Helstu atriðin sem hafa áhrif á álagshitameðferð eru hitunarhraði, hitastig einangrunar, tíminn sem það tekur að einangra og hvernig hún kólnar:
Upphitunarhraði: Þú ættir ekki að hita upp of hratt, þar sem það gæti skapað frekari streitu. Hitunarhraða fyrir álhluti ætti að vera minna en eða jafnt og 10 gráður / mín.
Hitastig einangrunar: Venjulega hannað til að vera lægra en hitastigið sem kristallar myndast við. Venjulegt hitastig fyrir hitameðhöndlun títan álfelgur Ti6Al4V er 593 til 649 gráður á Celsíus. Þetta er besta leiðin til að létta spennu og bæta kornbyggingu.
Hvernig á að kæla: Notaðu ofnkælingu eða kælingu með stýrðri hraða til að forðast auka álag sem stafar af of hröð kælingu. Læknisfræðilegt ígræðslutilvik sýnir að stigskælingartækni (600 gráður → 400 gráður → stofuhiti) getur stjórnað aflögun íhluta innan 0,05 mm.
Kostir tómarúmsumhverfis
Tómarúmhitameðferð er orðin besti kosturinn fyrir hágæða framleiðslu þar sem hún losnar við hættuna á oxun og mengun. Prófanir TAV Vacuum Furnace Company hafa leitt í ljós að 316L ryðfríu stáli íhlutir sem eru hita-meðhöndlaðir í lofttæmi hafa 40% sléttara yfirborð og 25% betri tæringarþol en hlutar sem eru hita-meðhöndlaðir í lofti. Einnig getur lofttæmisloft stöðvað vandamál eins og vetnisbrot, sem gerir það fullkomið fyrir flugvélaiðnaðinn, þar sem hreinleiki efnisins er mjög mikilvægur.
3. Gagnsemi streitulosandi hitameðferðar í hinum raunverulega heimi og í viðskiptum
Ábyrgð á frammistöðu í geimferðaiðnaðinum
Hitameðferð við streitulosun er mikilvægt skref í gerð flugvélablaða þar sem hún tryggir að hlutarnir séu áreiðanlegir. GE Aviation hefur endurbætt hitameðhöndlunartæknina þannig að hún dregur úr afgangsálagi í einkristal nikkel-blendiblöðum um 75% og gerir það að verkum að þau endast þrisvar sinnum lengur. Lághringur þreytulíf túrbínuskífunnar í ákveðinni gerð túrbófanvélar hefur farið úr 500 lotum í 2000 lotur eftir hitameðferð. Þetta uppfyllir þarfir langrar-lífshönnunar.
Að bæta lífsamrýmanleika læknisfræðilegra ígræðslu
Bæklunarígræðslur úr títaníumblendi þurfa að vera bæði mjög sterkar og mjög sveigjanlegar. Streitulosandi hitameðhöndlun getur lækkað teygjustuðul ígræðslu og losnað við vinnsluálag, sem getur hjálpað til við að draga úr „álagsvörninni“. Tilraunagögn benda til þess að stuðull Ti6Al4V ígræðslu eftir -hitameðferð lækki úr 110 GPa í 85 GPa, samræmast betur beinvef manna (10-30 GPa) og eykur beinsamþættingu verulega.
Myglaframleiðsla með nákvæmri stjórn
Þegar 3D prentun mold stál, streitulosandi hitameðferð getur komið í veg fyrir að hitauppstreymi aflögunar á sér stað meðan á prentunarferlinu stendur og tryggt að moldholið sé í réttri stærð. Ákveðið bifreiðamót gefur til kynna að eftir hitameðferð fari víddarþol moldholsins frá ± 0,1 mm til ± 0,02 mm, sem er það sem þarf fyrir nákvæma innspýtingarmótun. Á sama tíma getur hitameðferð gert moldið ónæmari fyrir sliti, sem getur tvöfaldað eða þrefaldað líftíma þess.