Ar terminio apdorojimo procesas skiriasi priklausomai nuo medžiagos?

Kas yra terminis apdorojimas ir kodėl tai svarbu SLM 3D spausdinimui?

Kas atsitinka metalinės dalies viduje SLM spausdinimo metu?

SLM (Selective Laser Melting) apima greitus lydymosi ir kietėjimo ciklus. Aušinimo greitis gali viršyti 10^6 laipsnius per sekundę, sukuriant:

Dideli liekamieji tempimo įtempiai, dėl kurių nuėmus nuo konstrukcijos plokštės atsiranda deformacijų arba įtrūkimų.

Vidinis poringumas (ne{0}}susiliejimo ar rakto skylučių porų nebuvimas).

Anizotropinė mikrostruktūra - dažnai smulkūs smailūs martensitai arba ląsteliniai dendritai su stulpeliais, išlygiuotais pagal kūrimo kryptį.

Neatlikus tolesnio{0}}apdirbimo, dalių savybės gali būti nenuoseklios, sumažėjęs nuovargio eksploatavimo laikas ir matmenų nestabilumas apdirbant ar naudojant.

Pagrindiniai terminio apdorojimo tipai, naudojami po SLM spausdinimo

Įprasti procesai apima:

Atkaitinimas, mažinantis įtampą: žema-–-vidutinė temperatūra, siekiant sumažinti liekamuosius įtempius be didelių mikrostruktūrinių pokyčių.

Tirpalo terminis apdorojimas + sendinimas: ištirpina fazes ir leidžia kontroliuoti kritulius, kad būtų užtikrintas stiprumo ir lankstumo balansas.

Karštas izostatinis presavimas (HIP): aukšta temperatūra + aukštas slėgis (paprastai argonas), kad pašalintų poringumą ir pagerintų nuovargio savybes. Dažnai derinamas su kitais gydymo būdais.

Atkaitinimas ir normalizavimas (greitas palyginimas):

Atkaitinimas: lėtesnis aušinimas minkštumui / lankstumui ir įtempių mažinimui.

Normalizavimas: Oro aušinimas, kad būtų tolygesnė, rafinuota grūdelių struktūra ir vidutinio stiprumo.

Ar terminio apdorojimo procesas keičiasi priklausomai nuo medžiagos?

Taip - reikšmingai. Skirtumai atsiranda dėl lydymosi taškų, šilumos laidumo, fazių transformacijos ir legiravimo elementų. Vieno-dydžio-visiems tinkantis- metodas nepavyksta; Reikalingi specifiniai medžiagos-protokolai.

Titano lydiniai (pvz., Ti-6Al-4V)

Ti-6Al-4V yra populiarus kosmoso ir medicinos prototipuose dėl savo stiprumo ir svorio santykio bei biologinio suderinamumo.

Tipiškas procesas: streso mažinimas (600–750 laipsnių) → pasirinktinai HIP (900–950 laipsnių, ~100 MPa) → apdorojimas tirpalu + sendinimas (STA). Naudokite vakuumą arba argono atmosferą, kad išvengtumėte oksidacijos. Beta transus temperatūra yra ~995 laipsniai.

Pagrindiniai patobulinimai:

Pagaminta-: didelis stiprumas, bet mažas lankstumas (~6–8 % pailgėjimas), liekamieji įtempiai.

Post-treatment: Better balance (e.g., UTS ~950–1080 MPa, elongation >10–14 proc.). HIP uždaro poras, kad būtų kuo ilgiau nuovargis.

Atsakymas į dažną užklausą: Taip, titaną paprastai reikia termiškai apdoroti po 3D spausdinimo daugeliui funkcinių dalių.

Nerūdijantis plienas (pvz., 316L, 17-4PH)

316L: Austenitas. Dažnai naudojamas įtempių mažinimas arba visiškas atkaitinimas (900–1050 laipsnių), kad homogenizuotų mikrostruktūrą, sumažintų anizotropiją ir pagerintų lankstumą / atsparumą korozijai. Kaip-sukonstruotos dalys jau yra gana geros, tačiau atkaitinimas yra naudingas siekiant nuoseklumo.

17-4PH: kietėjimas nuo kritulių. Atkaitinimas tirpale + sendinimas (pvz., H900 būklė), kad būtų užtikrintas didelis stiprumas ir kietumas. Praleidimas lemia nenuoseklias savybes.

Aliuminio lydiniai (pvz., AlSi10Mg, Al6061)

Žemesnė lydymosi temperatūra (~600 laipsnių diapazonas) reikalauja griežtesnės kontrolės, kad būtų išvengta iškraipymų ar per didelio senėjimo.

Dažni: apdorojimas T6 - tirpalu (~535 laipsniai) + gesinimas + dirbtinis sendinimas (~158–180 laipsnių). Valdant Si eutektinį tinklą žymiai pagerina tempimo stiprumą.

Rizika: greitos rampos gali sukelti iškraipymus. Post-T6 dalys pastebimai padidina stiprumą, tačiau, priklausomai nuo parametrų, gali būti lankstumo.

Nikelio superlydiniai (pvz., IN625, IN718)

Labai svarbu aukštoje{0}}temperatūros erdvėlaivių ir turbinų reikmėms.

Procesas: dažnai kelių{0}}pakopų - homogenizavimas / tirpinimas (980–1080 laipsnių +), kad ištirptų Laves fazės → dvigubas sendinimas (pvz., 720 laipsnių /8h + 620laipsnis /8h IN718). Sudėtinga ir daug laiko reikalaujanti

Jie pasižymi puikiu atsparumu šliaužimui ir nuovargiui, tačiau reikalauja tikslios kontrolės ir ilgesnio ciklo laiko.

Įrankinis plienas ir martentinis plienas (pvz., H13, MS1/18Ni300)

Martentinis plienas (18Ni300): Paprastas sendinimas (480–520 laipsnių, kelios valandos) pasiekia didžiausią kietumą (~50–54 HRC) ir ypač didelį stiprumą (UTS iki ~ 1900–2100 MPa) dėl tarpmetalinių nuosėdų. Atkaitinimas tirpalu neprivalomas prieš senėjimą.

H13 įrankių plienas: Austenitinimas + grūdinimas / grūdinimas (arba tiesioginis grūdinimas). Skirta 45–52 HRC formoms ir įdėklams. Terminis apdorojimas sumažina įtampą ir optimizuoja karštą kietumą.

Šalu{0}}pa-Palyginimas: terminio apdorojimo reikalavimai pagal medžiagas

Kas atsitiks, jei praleisite terminį apdorojimą?

Realios pasekmės prototipų kūrimo projektuose

Matmenų pokyčiai arba deformacija CNC apdirbimo metu.

Ankstyvas nuovargis arba trapus gedimas atliekant funkcinius / apkrovos bandymus.

Pavyzdys: aviacijos ir kosmoso laikiklis be įtempių sumažinimo įtrūko atliekant vibracijos bandymą dėl nepatikrintų liekamųjų įtempių.

HIP ypač vertingas svarbioms dalims, nes labai sumažina poringumą.

Kada galite praleisti arba supaprastinti?

Ne{0}}struktūriniai arba vaizdiniai prototipai.

Tokios medžiagos kaip 316 l, kurioms būdingas mažesnis įtempis.

Kai greitis yra svarbiausias ir leidžia našumo maržos (aptarkite su tiekėju).

Pramonės standartai ir sertifikatai

Pagrindinės nuorodos apima ASTM F3301 (terminis tolesnis PBF metalų apdorojimas), AMS standartus (pvz., AMS 2801 titanui, AMS 2759 seriją plienui) ir ISO/ASTM specifikacijas aviacijai ir medicinai.

Darbas su sertifikuotu SLM 3D spausdinimo prototipų gamintoju užtikrina atitiktį reguliuojamoms pramonės šakoms (aviacijos, medicinos, automobilių).