Ar terminis apdorojimas turės įtakos dalių matmenų tikslumui?

一, Pagrindinis terminio apdorojimo būdas keičia daiktų dydį
1. Liekamojo ir šiluminio įtempio atleidimas
Metalo 3D spausdinimo metodas greitai įkaitina ir atvėsina medžiagą, o tai sukelia vidinės gardelės iškraipymą ir liekamąjį įtempimą. Norint sumažinti stresą atpalaiduojant groteles, terminis apdorojimas yra kaitinimas iki žemesnės nei rekristalizacijos temperatūros (pavyzdžiui, titano lydinys palaikomas 800 laipsnių temperatūroje 2 valandas). Tačiau įtempių išsiskyrimo netolygumas gali sukelti vietinę deformaciją. Pavyzdžiui, jei orlaivio variklių turbinų menčių atraminės konstrukcijos konstrukcija nėra gera, po terminio apdorojimo pašalinus atramą, gali atsirasti vietinė įtempių koncentracija ir ašmenų briaunos deformacija – 0,1–0,3 mm.
2. Tūrio pokytis dėl fazės pasikeitimo
Termiškai apdorojant medžiagos gali keisti fazes (tokia martensitinė transformacija), dėl ko gali padidėti arba susitraukti jų tūris. Pavyzdžiui, nikelio -pagrindo aukštos- temperatūros lydiniai gali virsti iš austenito į martensitą, jei po apdorojimo tirpalu aušinimo greitis yra per greitas (1080 laipsnių 1 valandą). Dėl to gali padidėti lazerinio miltelių sluoksnio lydymo (LPBF) būdu atspausdintų dalių tūris ir pasikeisti dydis. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad komponentų, kuriems nėra reguliuojamo aušinimo greičio, kritinė matmenų paklaida po terminio apdorojimo gali siekti ± 0,05 mm, viršijant aviacijos standartuose nustatytas leistinas ribas.
3. Grūdų augimas ir audinių homogeniškumas
Šildymo greičio ir laikymo trukmės valdymas terminio apdorojimo metu gali pagerinti audinių vienodumą ir grūdelių dydį. Tačiau jei grūdai auga netolygiai, skirtingose ​​vietose tai gali sukelti skirtingą susitraukimą. Pavyzdžiui, kaitinant ištisiniu anglies pluoštu sustiprintą kompozitą (CCFRC) iki 100 laipsnių, jo matricos kristališkumas padidėja nuo 17,42% iki 22,76%. Tačiau jei pluoštai nėra tolygiai išdėstyti, gali susidaryti 0,02–0,05 mm dydžio skirtumas, todėl būtų sunkiau tinkamai sujungti daiktus.
2, Dažnas pavyzdys: terminis apdorojimas turi du poveikį matmenų tikslumui
1. Aerospace: rasti tinkamą balansą tarp didelio tikslumo ir didelio našumo
„Boeing“ gamina lėktuvų laikiklius naudodama LPBF technologiją, tačiau juos reikia termiškai{0}}apdoroti, kad jų tempiamasis stipris padidėtų iki 520 MPa. Tačiau po terminio apdorojimo tampa sunku išlaikyti stabilius gabalų matmenis. Norėdami tiksliai valdyti, atlikite šiuos veiksmus:
Išankstinis deformacijos kompensavimas: naudokite atvirkštinę išankstinę deformaciją pradiniame modelyje, kad po terminio apdorojimo kompensuotas modelis priartėtų prie optimalaus dydžio. Tai padidins spausdinimo tikslumą 66,2%.
Segmentuotas šildymas ir vėsinimas: naudojant fazinį kaitinimą (laikant 50 laipsnių temperatūroje 30 minučių) ir uždelstą aušinimą (oro aušinimą po krosnies aušinimo iki 200 laipsnių), kad būtų sumažintas šiluminis įtempis, kurį sukelia temperatūros gradientai, o deformacija reguliuojama ± 0,03 mm.
2. Medicininiai implantai: biologinio suderinamumo ir matmenų teisingumo derinys
3D spausdinant titano lydinio acetabulinius puodelius, paviršiaus mikro porėtos struktūros (5–10 μm) dydis turi būti labai tikslus. Konkreti įmonė pasiekia tikslią kontrolę, naudodama kombinuotą „įtempimo atkaitinimo + ėsdinimo rūgštimi“ metodą:
Atkaitinimas, mažinantis įtampą: palaikykite 650 laipsnių kampu 2 valandas, kad atsikratytumėte likusio spausdinimo įtempio ir sumažintumėte dydžio pasikeitimų tikimybę kito ėsdinimo rūgštimi metu.
Apdorojimas rūgštiniu ėsdinimu: 10 minučių ėsdinkite vandenilio fluorido rūgšties ir azoto rūgšties tirpalo mišiniu, kad susidarytų vienalytės mikroporos. Taip išvengsite vietinės korozijos atsiradimo įtampos. Dydžių skirtumai turi būti ne didesni kaip ± 0,02 mm.
3. Pramoninės formos: tinkamos kainos ir naudojimo pusiausvyros radimas
Taikydama terminio apdorojimo „kieto tirpalo+senėjimo“ procedūrą, konkreti įmonė aliuminio lydinio formas padarė kietesnes iki 120 HB. Tačiau jie turi rasti kompromisą tarp kainos ir tikslumo:
Ekonomiškas{0}}būdas yra tik smėliasrove (Ra vertė mažesnė nei 3,2 μm arba lygi) dalis, kad būtų patenkinti tipiniai plastiko liejimo poreikiai. Tai sumažina kiekvieno gabalo kainą 40%, tačiau matmenys nėra labai stabilūs.
Didelio -našumo sprendimas: padidinkite tikslų CNC apdirbimą (Ra vertė Mažiau nei 0,8 μm arba lygi jai), o tai tinka liejimo dalims, kurios turi būti labai blizgios arba skaidrios. Tai tris kartus padidins apdorojimo laiką, tačiau matmenų tikslumas bus ± 0,01 mm.
3, Matmenų tikslumo valdymo strategija: procesų tobulinimas ir naujų technologijų kūrimas
1. Proceso parametrų suderinimas: terminio apdorojimo ir spausdinimo procesų suderinimas
Terminio apdorojimo nustatymai turi būti tokie patys kaip ir 3D spausdinimo procese, pvz., temperatūra ir aušinimo greitis. Pavyzdžiui, jei spausdinate Inconel 718 lydinį naudodami LPBF, o spausdinimo sluoksnis yra 0,05 mm storio, turite naudoti 1150 laipsnių tirpalo apdorojimą ir 720 laipsnių sendinimo apdorojimą, kad sumažintumėte įtrūkimus ir matmenų pokyčius, atsirandančius, kai medžiaga per greitai atvėsta. Bandymai parodė, kad suderinus parametrus dalys gali tarnauti tris kartus ilgiau, o jų matmenys tampa stabilesni 50%.
2. Išmani šilumos valdymo sistema: stebi dalykus realiu laiku ir prireikus atlieka pakeitimus
Naudojant infraraudonųjų spindulių jutiklius ir temperatūros grįžtamojo ryšio valdymą, intelektuali šilumos valdymo sistema šiluminį lauką padaro tolygesnį. „Platinum Technology“ sukurta dirbtinio intelekto sistema gali pakeisti lazerio galią ir nuskaitymo greitį realiu laiku. Taip temperatūra per daug nepasikeis spausdinant ant titano lydinio laikiklius ir išlaikoma ± 5 laipsnių ribose. Po terminio apdorojimo sistema taip pat sumažina matmenų nuokrypį nuo ± 0,05 mm iki ± 0,02 mm.
3. Nauji daiktų terminio apdorojimo būdai: vietinis šildymas ir sudėtinis procesas
Vietinis terminis apdorojimas: dideliems gabalams naudojamas indukcinis šildymas arba lazerinis vietinis terminis apdorojimas, kad jie nesideformuotų, kai jie yra kaitinami. Apdorojant vietiniu tirpalu, specifinis aviacinis laikiklis pasiekė 520 MPa tempimo stiprumą, o matmenų stabilumas yra geresnis nei ± 0,03 mm.
Sudėtinis procesas: terminio apdorojimo ir karšto izostatinio presavimo (HIP) naudojimas kartu siekiant atsikratyti vidinių trūkumų ir pagerinti struktūrą. GE aviacinių variklių turbinų menčių nuovargis po HIP apdorojimo yra tris kartus ilgesnis, o matmenų deformacija išlaikoma mažesnė nei 0,05%.