Ar HIP tikrai gali pašalinti metalinių 3D spausdintų dalių vidinį poringumą?

KodėlMetalo 3D spausdinimasIš viso sukurti vidinį poringumą?

SLM procesas apima greitą, vietinį metalo miltelių lydymą ir kietėjimą. Ekstremalūs terminiai gradientai ir greitas aušinimo greitis sulaiko defektus medžiagos viduje.

Trys pagrindiniai tipai yra:

Dujų poringumas: įstrigusios apsauginės dujos arba ištirpusios dujos.

Trūksta-susiliejimo akytumo-: nepakanka energijos įvesties tarp takelių ar sluoksnių.

Rakto skylutės poringumas: atsiranda dėl energijos pertekliaus, dėl kurio atsiranda garų slopinimo kolapsas.

Proceso parametrai (lazerio galia, nuskaitymo greitis, sluoksnio storis, tarpai tarp tarpų) daro didelę įtaką poringumo lygiui. 3Dėl aliuminio lydinio priedų D spausdinimo ypač dažnai pasitaiko aliuminio tirpumo vandenilyje išlydytoje būsenoje.

AlSi10Mg laikiklis, atspausdintas naudojant šiek tiek per didelę lazerio galią, išilgai nuskaitymo takelių sukūrė rakto skylutės poringumą, todėl tūrinis poringumas buvo ~ 0,4%.

Duomenų lentelė: SLM dalių poringumo tipai

Kas yra HIP ir kaip jis uždaro vidines tuštumas?

Karštas izostatinis presavimas įdeda dalis į indą, kur jos yra kaitinamos (paprastai 900–1200 laipsnių), veikiamos vienodu aukštu slėgiu (100–200 MPa) per inertines dujas (dažniausiai argoną) 2–4 valandas.

Izostatinis slėgis vienodai veikia jėgą iš visų krypčių, sukeldamas plastinę deformaciją ir difuzinį sukibimą ties tuštumų sienelėmis, dėl kurių tuštumos uždaromos, ženkliai neiškraipant išorinės geometrijos.

Paviršiaus -prijungtas (atviras) poringumas elgiasi skirtingai, nes slėginės dujos gali patekti į tuštumas, neleisdamos visiškai užsidaryti. Geriausiai reaguoja sandarios vidinės tuštumos.

Duomenų lentelė: tipiniai HIP parametrai

Ką HIP gali pašalinti ir ko negali

HIP excels at closing sealed gas porosity and small lack-of-fusion voids. It struggles with large lack-of-fusion defects, surface-connected porosity, and cracks. Very large voids (>500 μm) gali tik iš dalies užsidaryti. Aliuminio oksido plėvelės ant tuščių sienų gali atsispirti difuziniam sukibimui.

Duomenų lentelė: HIP efektyvumas pagal poringumo tipą

Medžiaga-pagal-Medžiagą

Ti-6Al-4V: geriausias scenarijus; beveik visiškas dujų poringumo pašalinimas standartiniais ciklais.

AlSi10Mg: sudėtingesnis dėl oksido plėvelių; modifikuoti ciklai arba kapsuliavimas pagerina rezultatus.

316L nerūdijantis plienas: patikimas tankinimas su papildomais korozijos pranašumais.

CoCr lydiniai: geras tankinimas ir geresnis karbido pasiskirstymas.

„Inconel 718“: puikiai tinka aviacijos ir kosmoso klasės reikalavimams.

Duomenų lentelė: HIP našumas pagal medžiagą

Kiekybinis našumas

HIP paprastai sumažina Ti-6Al-4V akytumą nuo 0,5–2 % -iki mažiau nei 0,05 %. Tai reiškia, kad nuovargis gerokai pailgėja (dažnai 40–100%+), gerėja pailgėjimas ir geresnis slėgio vientisumas.

Realus scenarijus: aliuminio priedų gamintojas AlSi10Mg skysčio kolektoriams pritaikė HIP. Prieš-HIP poringumas 1,1 % sumažėjo iki 0,08 %, slėgio bandymo atmetimo rodikliai sumažėjo nuo 12 % iki beveik nulio.

HIP proceso variantai

Parinktys apima standartinį paketinį HIP, -be kapsulių (Sinter-HIP), kombinuotus HIP + terminio apdorojimo ciklus ir greitąjį HIP. Gamyklos parenka variantus pagal dalių reikalavimus, kainą ir geometriją.

Kaip HIP įsilieja į visą įrašo{0}}apdorojimo darbo eigą

HIP paprastai atliekamas nuėmus atramą, bet prieš galutinį apdirbimą. Tai leidžia kompensuoti nedidelius matmenų pokyčius. Jis puikiai derinamas su vėlesniais paviršiaus apdorojimo būdais.

Duomenų lentelė: paskelbti{0}}apdorojimo sekos pavyzdžiai

Poringumo nustatymas prieš ir po HIP

Mikro-KT nuskaitymas yra aukso standartas. Archimedo tankio bandymas siūlo greitą partijos patikrą, o metalografija suteikia galutinę (destruktyviąją) analizę.

Reguliavimo ir pramonės standartai

ASTM F3001/F2924, AMS 2786, ISO 5832-3, FDA 2024 gairės ir ES MDR visi pripažįsta, kad HIP yra patvirtintas tankinimo metodas, kai jie tinkamai dokumentuojami.

HIP aliuminio 3D spausdintų priedų

Stabilus aliuminio oksido sluoksnis atsparus sukibimui, todėl reikalingi optimizuoti parametrai. HIP vis dar suteikia didelę vertę skysčių sistemoms, slėgio korpusams ir konstrukciniams laikikliamsAliuminio lydinio priedų 3D spausdinimas.

Dažnai užduodami klausimai

Ar HIP gali visiškai pašalinti metalinių 3D spausdintų dalių poringumą?

Jis gali pašalinti daugumą sandaraus vidinio poringumo, bet ne{0}}paviršiaus sujungtų tuštumų ar labai didelių defektų.

Kokių poringumo tipų HIP negali ištaisyti?

Labai trūksta-sulydymo tuštumų, paviršių-susijungimo poringumas ir įtrūkimai.

Kiek HIP pagerina SLM dalių nuovargio tarnavimo laiką?

Paprastai 40–100 % ar daugiau, priklausomai nuo medžiagos ir pradinio poringumo.

Ar HIP veikia su aliuminio 3D spausdintomis dalimis?

Taip, nors oksido plėvelės tai apsunkina; optimizuoti ciklai duoda gerų rezultatų.

Kaip patikrinti, ar HIP iš tikrųjų uždarė vidinį poringumą?

Prieš ir po jo naudokite mikro-KT nuskaitymą arba Archimedo tankio matavimą.

Ar HIP reikalingas visiems metaliniams 3D spausdintiems medicininiams implantams?

Ne visuotinai įpareigotas, bet dažnai būtinas, kad atitiktų nuovargio ir mechaninio patvarumo reikalavimus.