Ar visas metalines 3D spausdintas dalis reikia termiškai apdoroti?

1. Pagrindinis terminio apdorojimo darbas yra atsikratyti trūkumų ir padaryti viską, kad viskas veiktų geriau.
Šildymo, izoliavimo ir aušinimo procesai gali labai pagerinti metalinių 3D spausdintų dalių mikrostruktūrą termiškai apdorojant. Dėl to dalys veikia geriau.
Likutinės įtampos pašalinimas: netolygus aušinimas ir kietėjimas spausdinimo metu gali lengvai sukelti liekamąjį įtempimą gabalų viduje, dėl kurio jie gali sulenkti arba suskilti. Lėtas aušinimas viso atkaitinimo proceso metu gali padėti sumažinti stresą. Pavyzdžiui, po atkaitinimo aviacijos ir erdvės konstrukcinių dalių įtempių mažinimo greitis gali būti didesnis nei 80%.
Mechaninių savybių gerinimas: gesinimas ir grūdinimas kartu gali padaryti viską daug kietesnį ir stipresnį. Pavyzdžiui, po grūdinimo 316L nerūdijantis plienas yra 30 % kietesnis ir atsparesnis nusidėvėjimui, todėl tinka mechaninėms dalims, kurios turi turėti daug svorio.
Grūdelių tobulinimas: Kryptinis perkristalizavimo procesas valdo terminį gradientą, kad mažyčiai grūdeliai sulydytų į stulpelius. Dėl to medžiaga geriau atspari šliaužimui aukštoje temperatūroje. MIT tyrimai rodo, kad po kryptinio perkristalizavimo apdorojimo nikelio -pagrindo aukštos- temperatūros lydinių grūdelių dydis padidėja keliomis eilėmis, o šliaužimo laikas trunka daug ilgiau.
Apdorojimas tankinimui: Karštas izostatinis presavimas (HIP) pašalina vidines poras naudojant aukštą temperatūrą ir aukštą slėgį. Dėl to medžiagos tankis yra beveik 100%. Pavyzdžiui, HIP apdorojimas padidino orlaivių variklių turbinų diskų trumpo ciklo nuovargį nuo 5000 ciklų iki 20000 ciklų.
2. Situacijos be terminio apdorojimo: medžiagų charakteristikų ir procesų gerinimas
Nors terminis apdorojimas turi daug privalumų, komponentus galima panaudoti iš karto be jokio papildomo darbo šiose situacijose:
Dalys, kurioms nereikia didelio įtempimo: jei detalės struktūra yra pagrindinė, dydis yra nedidelis ir jai nerūpi liekamasis įtempis, jums nereikia jos atkaitinti. Pavyzdžiui, nedidelės dekoratyvinės ar-neapkrovos-nelaikančios konstrukcinės dalys greičiausiai neiškraipys ir dėl to terminis apdorojimas nebus vertas pinigų.
Įvairūs medžiagų ir procesų deriniai: kai kurios medžiagos spausdinant sukūrė tobulas mikrostruktūras. Pavyzdžiui, elektronų pluošto selektyvaus lydymo (EBSM) technika atvėsta lėčiau, o tai reiškia, kad titano lydinio (Ti6Al4V) atspausdintos dalys netampa tokios šiurkščios, o tai tinka medicininiams implantams, nes jie turi būti biologiškai suderinami.
Scenarijus, kaip atkreipti dėmesį į paviršiaus kokybę: jei dalis turi būti labai lygi, terminis apdorojimas gali sukelti jos oksidaciją arba pakeisti formą. Šiuo metu terminis apdorojimas gali būti pakeistas paviršiaus apdorojimo metodais, įskaitant cheminį poliravimą ir poliravimą lazeriu. Po elektrocheminio poliravimo akyto titano lydinio implantų paviršiaus šiurkštumas nukrenta nuo 6–12 μm iki 0,2–1 μm be papildomo terminio apdorojimo.
Greito prototipų kūrimo patikrinimas: terminis apdorojimas gali pailginti kūrimo ciklą gaminio projektavimo etape. Pavyzdžiui, buitinės elektronikos srityje integruoto lankstaus vyrio prototipinės dalys turi būti pagamintos greitai, o tiesiogiai naudojant spausdintas dalis galima pagreitinti patikros procesą.
3. Sprendimų priėmimo sistema: tinkamos našumo, sąnaudų ir efektyvumo pusiausvyros radimas
Norint nuspręsti, ar atlikti terminį apdorojimą, reikia atidžiai išnagrinėti šiuos kintamuosius:
Funkciniai reikalavimai: Orlaivių ir erdvėlaivių dalys turi atlaikyti didžiulę temperatūrą ir įtempimus, todėl svarbus terminis apdorojimas.
Medicininiai implantai turi būti stiprūs ir saugūs kūnui, o atkaitinimas arba gydymas HIP gali padėti jiems geriau veikti.
Jei svarbu tik tai, kaip atrodo meno skulptūros ar eksponatai, norint sutaupyti pinigų, terminio apdorojimo galima praleisti.
Nikelio -pagrindo aukštoje temperatūroje{1}} lydiniai gali įtrūkti, todėl jiems reikia kieto tirpalo ir senėjimo apdorojimo, kad jie taptų kietesni.
Dalys, pagamintos iš aliuminio lydinio (tokio AlSi10Mg), turi mikroskopinių grūdelių, todėl jos iš karto tampa lengvos.
Proceso tipas: Miltelių sluoksnio lydymosi (PBF) procesą reikia atkaitinti, nes jis greitai atvėsta ir palieka daug įtampos.
Kadangi jis pasižymi dideliu šilumos įvedimu ir mažu įtempių lygiu, nukreiptos energijos nusodinimo (DED) technika sumažina terminio apdorojimo poreikį.
Sąnaudų ribos: pirkti ir eksploatuoti HIP įrangą yra brangu, todėl mažoms ir vidutinėms{0}}įmonėms sunku ją sau leisti. Jie turi rasti kompromisą tarp našumo ir kainos.
Sudėtingų konstrukcinių komponentų terminis apdorojimas gali sukelti jų formos pasikeitimą. Siekiant to išvengti, modeliavimo optimizavimas turėtų būti naudojamas siekiant paremti projektavimą ir padidinti išlaidas moksliniams tyrimams ir plėtrai.