Ar paviršiaus apdorojimas turi įtakos atsparumui korozijai?

Jei pirkote ar nurodėte3D spausdinimas su metaludalis bet kokiam laikui, tikriausiai turėjote tokią patirtį: dalys atrodo nepriekaištingai, kai jos nuimamos nuo mašinos, yra patvirtinamos per pirmą apžiūrą, o po - savaičių ar mėnesių - pradeda matytis rūdžių dėmės, duobės arba netikėtas gedimas lauke.

Sėdėjau kitoje stalo pusėje su daugybe nusivylusių inžinierių ir pirkimų vadybininkų, kurie išleido daug pinigų SLM 3D spausdinimui metalo tik tam, kad stebėtų, kaip dalys nepavyksta atlikti druskos-purškimo bandymų arba realaus{2}}pasaulio poveikio. Dažniausias klaidingas supratimas, kurį girdžiu? "Tai nerūdijantis plienas, - jis neturėtų rūdyti."

Štai tiesa iš to, kas matė šimtus šių projektų: paviršiaus apdorojimas dažnai yra skirtumas tarp dalies, kuri trunka metus, ir dalies, kuri sugenda kelis mėnesius. ĮSLM 3D spausdinimas iš metalo, kaip{0}}spausdintas paviršius yra didžiausias jūsų pažeidžiamumas. Šiandien atitraukiu uždangą, kodėl taip nutinka ir ką galite padaryti.

Unikali SLM 3D spausdinimo metalo paviršiaus geografija

Skirtingai nuo CNC apdirbimo, kuris švariai nupjauna medžiagą, SLM sluoksnis po sluoksnio sudaro dalis iš miltelių. Kiekvienas sluoksnis išlydomas lazeriu, o rezultatas yra paviršius, pilnas iš dalies ištirpusių miltelių dalelių, sluoksnių linijų ir mikroskopinių slėnių - klasikinis „laiptų efektas“.

Įprastos atspausdintos -Ra vertės svyruoja nuo 8 iki 25 μm, o kartais didesnės ant apačios-atsuktų paviršių. Tai ne tik „šiurkštus“ -, tai mažyčių plyšių ir laisvų dalelių kraštovaizdis, kuris veikia kaip drėgmės, chloridų ir teršalų magnetai. Dėl šių savybių teoriškai korozijai{7}}atsparus lydinys tampa dalimi, kuri korozuoja greičiau nei tikėtasi.

Iš dalies ištirpusios miltelių dalelės yra ypač problemiškos. Jie sukuria galvaninius elementus ir sulaiko elektrolitus, pagreitindami vietinę koroziją. Štai kodėl daugelis klientų, kurie praleidžia tinkamą paviršiaus apdailą, per anksti sugenda, net ir naudojant aukščiausios kokybės miltelius.

Kaip paviršiaus šiurkštumas sukelia koroziją

SLM dalių korozija paprastai pasireiškia dviem pagrindinėmis formomis:

Plyšių korozija: maži tarpeliai ir slėniai sulaiko užsistovėjusį skystį. Deguonies lygis krenta plyšio viduje, o aplinkinė sritis lieka prisotinta deguonimi, todėl susidaro korozinė baterija, kuri suėda metalą.

Taškinė korozija: vienas gilus slėnis arba įterpta dalelė tampa iniciacijos vieta. Pažeidus pasyvų oksido sluoksnį, duobė greitai išauga, o tai dažnai sukelia konstrukcijos gedimą dar ilgai, kol likusi dalis nepastebi matomų pažeidimų.

Kuo lygesnis paviršius, tuo vienodesnis ir stabilesnis pasyvaus oksido sluoksnis (Cr₂O3 ant nerūdijančio plieno, TiO₂ ant titano). Nelygūs paviršiai suardo šį sluoksnį ir suteikia daugybę atakos pradžios taškų.

Kiekybiniai duomenys(realūs{0}}bandymo vidurkiai):

Didesnis įdubimo potencialas=daug geresnis pasipriešinimas. Duomenys nemeluoja - paviršiaus apdaila gali pagerinti atsparumą korozijai tam tikru mastu.

Ne visi lydiniai reaguoja vienodai

316L nerūdijantis plienas Dažniausias pasirinkimas teikiant didmenines metalo 3D spausdinimo paslaugas korozinėje aplinkoje. Jis labai priklauso nuo chromo-turtingo pasyvaus sluoksnio. Kaip-atspausdinta, 316L yra ypač pažeidžiamas, nes dėl greito tirpimo ir aušinimo gali atsirasti mikro-segregacija ir susidaryti paviršiaus oksidai. Tinkamas elektropoliravimas ne tik išlygina paviršių, bet ir žymiai praturtina chromo kiekį paviršiuje, žymiai padidindamas našumą.

Titanas (Ti-6Al-4V) Natūraliai puikus atsparumas korozijai dėl stabilaus TiO₂ sluoksnio. Tačiau ant atspausdinto titano vis dar yra alfa dėklas ir laisvai pritvirtintų dalelių, kurias reikia pašalinti. Jūrų ar chemijos pramonėje net titanui naudingas tikslingas paviršiaus apdorojimas.

Nikelio{0}}superlydiniai (IN718, IN625) Naudojami aukštoje-temperatūroje ir labai korozinėje aplinkoje. Jie yra labiau atlaidūs nei nerūdijantys, bet vis tiek kenčia nuo paviršiaus oksidų ir elementų segregacijos. Terminis apdorojimas + apdaila yra ne-sutartis dėl ilgalaikio-patvarumo.

Geras tinkinto SLM 3D spausdinimo paslaugų teikėjas supranta šiuos skirtumus ir atitinkamai pritaiko spausdinimo parametrus ir tolesnį apdorojimą.

Pagrindiniai paviršiaus apdorojimo būdai korozijai sustabdyti

Štai kas iš tikrųjų veikia praktikoje:

Mechaninis poliravimas ir valymas smėliasrove Geras pirmasis žingsnis norint pašalinti birius miltelius ir sumažinti šiurkštumą. Nepakanka vien atšiaurioje aplinkoje.

Elektropoliravimas Sudėtingų SLM dalių auksinis standartas. Jis vienu metu pašalina smailes, nubrozdinimą ir sustiprina pasyvųjį sluoksnį. Puikiai tinka vidiniams kanalams, kurių negalima pasiekti kitais būdais.

Cheminis pasyvavimas Po išlyginimo dar labiau sustiprina apsauginę oksido plėvelę.

Terminis apdorojimas Dažnai nepastebimas kaip korozijos įrankis, tačiau įtempių mažinimo atkaitinimas sumažina mikro{0}}galvanines ląsteles, kurias sukelia liekamieji įtempiai.

Geriausia pramoninio metalo 3D spausdinimo gamykla integruoja šiuos veiksmus į patvirtintą proceso eigą, o ne traktuoja juos kaip priedus.

Realūs{0}}pasaulio scenarijai

Marine Industry Offshore jutiklių korpusai ir vožtuvai atspausdinti 316L. Kadangi-atspausdintoms dalims nepavyko atlikti druskos-purškimo bandymo per mažiau nei 100 valandų. Po elektropoliravimo + pasyvavimo ta pati konstrukcija viršijo 1000 valandų su minimaliu duobių susidarymu.

Medicininiai implantai Šiurkštūs paviršiai sąmoningai naudojami kaulų{0}}kontaktinėse zonose kauliniam integravimui, tačiau visi kiti paviršiai turi būti lygūs. Prasta apdaila sukelia jonų išsiskyrimą ir uždegimą.

Cheminio apdorojimo rūgščių{0}} tvarkymo kolektoriai. Lygūs vidiniai paviršiai yra būtini - net ir mažos duobės gali sukelti nuotėkį ir pražūtingą gedimą.

Išlaidų palyginimas: po{0}}apdorojimas ir dalies keitimas

Apdaila gali pridėti 20–40 % prie dalies kainos, tačiau jos praleidimas dažnai kainuoja 5–10 kartų daugiau, kai atsižvelgiama į bandymų gedimus, lauko keitimą, prastovą ir galimą atsakomybę. Jūrų sektoriaus klientas sumažino metinį pakeitimo rodiklį 65 %, įgyvendinęs tinkamus paviršiaus protokolus.

Dažnai užduodami klausimai

Ar galiu naudoti 3D spausdintas metalines dalis jūros vandenyje be poliravimo?

Apskritai ne. Netgi titanui naudinga tinkama apdaila-ilgalaikio poveikio jūroje metu.

Ar smėliavimas pagerina ar pablogina atsparumą korozijai?

Tai padeda kaip išankstinis{0}}žingsnis pašalinant palaidas daleles, bet paprastai vien to nepakanka. Po jo turi būti atliktas poliravimas arba pasyvavimas.

Kokia yra ideali korozijai{0}}atsparios 316 l dalies Ra vertė?

Ra 0,2–0,4 μm daugumai agresyvių aplinkų. Mažesnis nei 0,8 μm yra bendras gero veikimo minimumas.

Kodėl mano 3D spausdintose dalyse yra „rūdžių dėmių“, net jei jos pagamintos iš titano?

Paprastai dėl paviršiaus užteršimo, įterptų miltelių arba alfa korpuso. Tinkamas valymas ir ėsdinimas tai išsprendžia.

Paviršiaus apdorojimas naudojant SLM 3D spausdinimą Metalas nėra kosmetinis priedas, - tai vienas iš svarbiausių veiksnių, lemiančių realų-patvarumą. Skirtumas tarp dalies, kuri patikimai veikia daugelį metų, ir tos, kuri sugenda per anksti, dažnai priklauso nuo to, kaip gerai paruoštas paviršius.

Jei perkate didmenines metalo 3D spausdinimo paslaugas arba dirbate su pramonine metalo 3D spausdinimo gamykla, nuo pat pirmos dienos paverskite paviršiaus apdaila pokalbio dalimi. Paklauskite apie jų proceso eigą, patvirtinimo duomenis ir patirtį su jūsų konkrečia aplinka.

Tinkamas metalo 3D spausdinimo gamintojas ne tik spausdins jūsų dalis -, bet ir pristatys dalis, kurios iš tikrųjų atlaikys jūsų keliamas sąlygas.

Reikia pagalbos įvertinant dabartinį tiekėją arba optimizuojant paviršiaus apdorojimą kitam projektui? Nedvejodami kreipkitės. Pamatęs šimtus tokių atvejų, paprastai galiu gana greitai pastebėti paslėptą riziką -, o dar svarbiau – parodyti, kaip jas išspręsti, kol jos netaps brangiomis problemomis.