Ar tolesnis{0}}apdorojimas turės įtakos metalinių 3D spausdintų dalių matmenų tikslumui?

一, sąsaja tarp tolesnio{0}}apdorojimo metodų ir matmenų tikslumo
Yra trys pagrindiniai metalo 3D spausdinimo{0}vėlinio apdorojimo tipai: mechaninis apdorojimas, terminis apdorojimas ir paviršiaus apdorojimas. Tai, kaip skirtingi metodai turi įtakos matmenų tikslumui, labai skiriasi.

1. Mechaninis apdorojimas: dviašmenis kalavijas,{1}}kad viskas būtų tikslesni
Paprasčiausias būdas ištaisyti matmenų neatitikimus yra mechaninis apdorojimas, pvz., CNC frezavimas, šlifavimas ir elektros iškrovos apdirbimas. Pavyzdžiui, išspausdinus konkretų orlaivio variklio turbinos diską, penkių-ašių jungties frezavimas sumažino apvalumo paklaidą nuo 0,1 mm iki 0,02 mm, o paviršiaus šiurkštumą Ra pagerino nuo 6,3 μm iki 1,6 μm. Tačiau norint pagerinti apdirbimo tikslumą, reikia labai atidžiai kontroliuoti įrangos veikimą ir proceso parametrus. Pavyzdžiui, jei pjovimo gylis yra per gilus arba padavimo greitis per didelis, dalys gali termiškai deformuotis. Jei įrankio susidėvėjimas nepakeičiamas laiku, gali atsirasti apdirbimo klaidų. Pavyzdžiui, viena įmonė laiku nepakeitė šlifavimo disko, todėl ant titano lydinio dalių partijos paviršiaus atsirado raibuliukų. Metalo laužo norma sudarė 15%.

2. Terminis apdorojimas: kova tarp streso pašalinimo ir dydžio pokyčių
Terminis apdorojimas, apimantis atkaitinimą, grūdinimą ir apdorojimą tirpalu, pakeičia medžiagos mikrostruktūrą, kad būtų pašalintas liekamasis įtempis. Tačiau tai taip pat gali turėti įtakos medžiagos dydžiui. Pavyzdžiui, po apdorojimo kietu tirpalu ir senėjimu, vidutinis IN718 aukštos temperatūros lydinio lūžimo laikas 650 laipsnių kampu išaugo iki 173 valandų. Tačiau vertikalių matmenų susitraukimo greitis buvo 0,3%, o horizontalaus matmenų susitraukimo greitis buvo 0,15%. Šis netolygus susitraukimas turi būti reguliuojamas naudojant konstrukcijos kompensaciją (paliekant 0,5 mm apdirbimo ribą) arba optimizuojant procesą (pvz., laipsnišką grūdinimą). Medicininius implantus gaminantis verslas pagerino terminio apdorojimo proceso parametrus taip, kad 3D spausdinto porėto titano lydinio protezo dydis skiriasi tik ± 0,05 mm, o tai atitinka klinikinių implantų tikslumo standartus.

3. Paviršiaus apdorojimas: rasti pusiausvyrą tarp mikro ir makro dydžio keitimo.
Paviršiaus apdorojimo (tokio smėliavimo, poliravimo ar cheminio poliravimo) tikslas yra pagerinti paviršių, tačiau jis taip pat gali pakeisti dydį keliais mikrometrais. Pavyzdžiui, automobilių dalis gaminanti įmonė naudoja cheminį poliravimą, kad 3D spausdintų aliuminio lydinio vandeniu aušinamas movas. Dėl to paviršius tampa ne toks šiurkštus – nuo ​​12 μm iki 0,8 μm, tačiau dėl to vidinė ertmės skersmuo sumažėja 0,02 mm, nes medžiaga ištirpsta. Bendrovė naudoja kombinuotą „mechaninio poliravimo + cheminio poliravimo“ procesą, kad subalansuotų paviršiaus kokybę ir matmenų tikslumą. Pirma, mechaninis poliravimas pašalina didelius defektus, o tada cheminis poliravimas modifikuoja paviršių nanoskalėje. Taip matmenų paklaida išlieka ± 0,01 mm.

2, proceso parametrų kontrolė: svarbiausia tikslumo užtikrinimo dalis
Kad įsitikintumėte, jog matmenys yra teisingi, turite mokėti tiksliai valdyti tolesnio{0}}apdorojimo procedūros parametrus. Elektrocheminis apdirbimas (ECM) gali pasiekti sub-mikronų tikslumą, kai medžiagas sluoksnis po sluoksnio tirpina elektrocheminiais procesais. Tačiau tokie parametrai kaip elektrodų tarpas, elektrolitų koncentracija ir impulsų dažnis turi būti griežtai suderinti:

Elektrodo tarpas: per mažas tarpas gali lengvai sukelti trumpąjį jungimą, o per didelis tarpas gali sumažinti apdirbimo efektyvumą. Stebėdama elektrodų tarpą realiuoju laiku (reguliuojama 10–50 μm), tam tikra įmonė padidino 3D spausdintų nikelio -lydinių turbinų menčių apdirbimo tikslumą iki ± 0,005 mm.
Elektrolitų koncentracija: Jei koncentracija yra per didelė, tai gali pagreitinti medžiagų tirpimą, o tai gali sukelti dydžio pokyčius. Jei koncentracija per maža, apdorojimas gali būti netolygus. Mokslininkų komanda patobulino elektrolito formulę (išlaikant NaCl koncentraciją tarp 15% ir 20%), kad 3D spausdintų titano lydinio komponentų paviršiaus šiurkštumas sumažėjo nuo 3,2 μm iki 0,4 μm, o dydžio pokyčiai buvo ± 0,01 mm.
Impulsų dažnis: aukšto{0}}dažnio impulsai gali sumažinti apdorojamos šilumos poveikį, bet taip pat gali sukelti vibraciją. Kita vertus, dėl žemo -dažnio impulsų apdorojimas tampa mažiau efektyvus. Tam tikra įmonė naudoja 10 kHz impulsų dažnį 3D spausdintiems nerūdijančio plieno gaminiams apdoroti. Taip užtikrinama, kad gamyba būtų efektyvi ir matmenys būtų tikslūs ± 0,008 mm tikslumu.
3. Sukurkite kompensavimo strategiją: „į priekį{1}}žiūrinčią“ tvarką, skirtą tiksliam valdymui
Projektavimo etape reikia atidėti tam tikrą pinigų sumą, kad būtų kompensuotas tolesnio{0}}apdorojimo poveikis dydžiui. Pavyzdžiui, tam tikros lėktuvo dalies projektavimo procesas yra toks:

Pradinis dizainas: naudokite CAD modelį, kad išsiaiškintumėte detalės geometrinę formą ir nustatytumėte svarbius matmenų nuokrypius (pvz., ± 0,05 mm).
Proceso modeliavimas: naudokite baigtinių elementų analizę (FEA), kad modeliuotumėte įtempių pasiskirstymą ir matmenų susitraukimą, atsirandantį terminio apdorojimo metu. Turėtumėte tikėtis, kad vertikalus susitraukimo greitis yra 0,3%, o horizontalus - 0,15%.
Projektavimo kompensavimas: Padidinkite apdirbimo nuolaidą 0,5 mm, kad būtų nustatyti svarbūs matmenys, o kontūro tolerancija – 0,05 mm kampinėms vietoms (nuo 0,02 mm iki 0,05 mm).
Patikrinimas po apdorojimo: po mechaninio apdorojimo skirtumas tarp tikrojo dalies dydžio ir projektinio dydžio yra ± 0,01 mm, o praėjimo koeficientas padidėja iki 98%.
Be to, kalbant apie vidinės ertmės konstrukciją, reikia pagalvoti apie medžiagos pašalinimo greitį ir kompensacijos dydį. Pavyzdžiui, 3D spausdintos vandeniu aušinamos striukės vidinis skersmuo turi būti 20 mm, o apdorojimo leistina 0,1 mm. Nuvalius smėliasrove (medžiagos pašalinimo greitis 0,02 mm per kartą) ir mechaniškai nupoliravus (medžiagos pašalinimo greitis 0,05 mm per kartą), galutinis vidinis skersmuo stabilizuojasi ties 20,03 mm, o tai reikalinga skysčių dinamikai.

4, Pramonės praktika: Tikslaus valdymo pavyzdinis atvejis
Viena aviacijos ir kosmoso pramonės įmonė gamina raketinių variklių purkštukus, naudodama „SLM spausdinimo+karštojo izostatinio presavimo (HIP)+CNC apdirbimo“ techniką. Apdorojant HIP pašalinamos vidinės poros (akytumas sumažinamas nuo 5 % iki 0,1 %), o CNC apdirbimas kontroliuoja purkštuko gerklės skersmens tikslumą ± 0,005 mm tikslumu, kad atitiktų sandarinimo poreikius esant aukštam -slėgiui ir aukštai{7}} temperatūrai.
Medicinos srityje ortopedijos įmonė sukūrė 3D-spausdintą titano lydinio klubo sąnario protezą. Paviršiaus šiurkštumas buvo sumažintas iki 0,2 μm, o vidinė įtampa pašalinta naudojant „atkaitinimo apdorojimo + cheminio poliravimo“ metodą. Dydžio pokytis buvo ± 0,02 mm, o tai labai sumažino bakterijų sukibimo ir problemų po operacijos pavojų.
Automobilių pramonėje viena įmonė gamina naujas energijos transporto priemonių akumuliatorių aušinimo plokštes, naudodama technologiją „3D spausdinimo vandens aušinimo rankovė + elektrocheminis apdirbimas“. Elektrocheminis apdirbimas sumažina vidinės ertmės paviršiaus šiurkštumą nuo 6,3 μm iki 0,4 μm, išlaikant matmenų toleranciją ± 0,01 mm. Dėl to aušinimas yra 15% efektyvesnis.