Pažiūrėkite, aš dirbu šiame versle daugiau nei 20 metų ir, jei yra viena pamoka, kuri nuolat kartojasi, tai tokia: paviršius, kurį matote 3D metalo spausdinimo prototipų kūrimo dalyje, dažnai lemia, kiek laiko ta dalis iš tikrųjų išgyvena realiame pasaulyje.
Klientai dažnai įsimyli gražų prototipą - graži geometrija, tinkamas tvirtumas popieriuje - ir mano, kad darbas atliktas. Tada, praėjus šešiems mėnesiams, dalis įtrūksta nuo vibracijos, pradeda rūdyti jūros aplinkoje arba neatlaiko nuovargio bandymo. Kaltininkas? Paviršiaus apdorojimas (arba tinkamo apdorojimo trūkumas) niekada nebuvo tinkamai apsvarstytas ar patvirtintas.
Metalo 3D spausdinimo tarnybos darbe, ypač kosmoso, medicinos, automobilių ir pramonės srityse, paviršiaus apdorojimas yra ne tik tai, kad dalis gražiai atrodytų. Tai tiesiogiai veikia nuovargio tarnavimo laiką, atsparumą korozijai, matmenų stabilumą ir bendrą ilgalaikį -patikimumą. Šiandien dalinuosi sunkiai-uždirbtomis tiesomis iš tūkstančių konstrukcijų, kad galėtumėte priimti geresnius sprendimus.
Milijono{0}}dolerio klausimas: daugiau nei pirmasis įspūdis
„Blizgančio objekto“ spąstai yra tikri. Šviežiai atspausdinta ir poliruota dalis atrodo įspūdingai salone arba CAD atvaizde. Tačiau ilgalaikis stabilumas yra tai, kas atsitinka po 1 000 valandų, 10 000 ciklų ar metų atšiaurioje aplinkoje.
Ilgalaikis{0}}stabilumas3D spausdinimas Metalo prototipų kūrimasreiškia, kad dalis išlaiko savo mechanines savybes, matmenų tikslumą ir veikimą be netikėto gedimo, įtrūkimų ar korozijos. Paviršius yra „oda“, kuri saugo viską, kas yra apačioje. Elkitės su juo blogai, ir galiausiai nukenčia visa dalis.
Kodėl „neapdorotiems“ metaliniams 3D spaudiniams kyla pavojus
Kadangi-išspausdintos SLM dalys niekada nėra iš tikrųjų „paruoštos“. Jūs gaunate:
Iš dalies išsilydžiusių miltelių dalelės ant paviršiaus.
Sluoksnių linijos (laiptų-laiptų efektas).
Mikro{0}}poros ir paviršiaus slėniai.
Dideli liekamieji įtempiai dėl greito šildymo ir aušinimo.
Įprastas atspaudo nelygumas- yra Ra 8–25 μm. Šios mikro-ypatybės veikia kaip įtempių koncentratoriai ir korozijos pradžios vietos. Be tinkamo paviršiaus apdorojimo net aukščiausios kokybės lydiniai, tokie kaip Ti6Al4V arba 316L, bus prastesni, palyginti su jų teoriniu potencialu.
Ryšys tarp paviršiaus šiurkštumo ir nuovargio
Nelygūs paviršiai žudo nuovargį. Kiekvienas slėnis ir viršūnė, esant ciklinei apkrovai, tampa potencialiu įtrūkimų pradininku. Tyrimai ir mūsų pačių atlikti bandymai nuosekliai rodo, kad sumažinus paviršiaus šiurkštumą nuo Ra 12 μm (atspausdinta) iki Ra 0,4 μm, titano ir didelio stiprumo plienų eksploatavimo laikas nuo nuovargio gali pailgėti 200–500 %.
Srautas prideda dar vieną apsaugos sluoksnį, nes sukuriamas liekamasis gniuždymo įtempis, kuris neutralizuoja tempimo įtempius veikimo metu. Štai kodėl aviacijos ir automobilių pramonės klientai retai priima kaip-atspausdintus paviršius ant apkrovą-nešančių komponentų.
Lyginamoji analizė: paviršiaus apdorojimo įtaka medžiagos stabilumui
|
Gydymo tipas |
Tipiškas Ra pasiektas |
Nuovargio gyvenimo gerinimas |
Atsparumas korozijai |
Matmenų pasikeitimas |
Geriausia programa |
|
Kaip-išspausdinta |
8–25 μm |
Bazinė linija |
Vargšas |
Nėra |
Ankstyvieji prototipai |
|
Karoliukų pūtimas |
2–6 μm |
+20–50% |
Vidutinis |
Žemas |
Vienodas valymas |
|
Elektropoliravimas |
0.1–0.4 μm |
+80–150% |
Puikiai |
10–40 μm pašalinimas |
Medicinos, korozijos{0}}kritinės |
|
Nušautas Peeningas |
1–4 μm |
+200–500% |
Gerai |
Minimalus |
Oro erdvė, didelis{0}}ciklo nuovargis |
|
CNC apdirbimas |
0.05–0.2 μm |
+100–300% |
Gerai |
Kontroliuojamos atsargos |
Kritinės tolerancijos |
Stabilumo didinimas: apdorojimas, dėl kurio dalys tarnauja ilgiau
Šūvio šveitimas Sukelia naudingą gniuždymo įtampą. Vienas didžiausių IG nuovargio-kritinių dalių gydymo būdų.
Elektropoliravimas Pašalina paviršiaus defektus, išlygina smailes ir sustiprina pasyvius sluoksnius. Puikiai tinka tiek titanui, tiek nerūdijančiam plienui.
Karštas izostatinis presavimas (HIP) Uždaro vidinį poringumą ir mažina stresą. Dažnai derinama su paviršiaus apdorojimu siekiant maksimalaus stabilumo, ypač medicininio metalo 3D spausdinimo metu.
Anodavimas / dangos Prideda apsauginį barjerą, ypač vertingą aliuminio lydiniams, tokiems kaip AlSi10Mg atšiaurioje aplinkoje.
Paslėpti pavojai: kai paviršiaus apdorojimas naikina stabilumą
Agresyvus cheminis apdorojimas gali sukelti vandenilio trapumą titane. Per-poliruojant plonas sienas, galima pašalinti per daug medžiagos ir susilpninti struktūrą. Prastai nuplovus po elektropoliravimo gali likti likučių, kurie vėliau paspartins koroziją.
Štai kodėl jums reikia pritaikytos 3D metalo spausdinimo prototipų gamyklos, kuri supranta medžiagų mokslą, o ne tik spausdinimą.
Realus{0}}pasaulio scenarijus
Klientas atspausdino aliuminio drono komponentus, skirtus naudoti jūroje. Dalys atrodė puikiai po lengvo karoliukų pūtimo. Tris mėnesius, kai buvo purškiama druska, atsirado duobių ir struktūrinis gedimas.
Pagrindinė priežastis: netinkamas paviršiaus sandarinimas ir likusios mikro{0}}poros. Perėjus prie viso protokolo (įtempių mažinimas + HIP + anodavimas), ta pati konstrukcija viršijo 2 000 valandų purškiant druską be išmatuojamo degradacijos.
Medžiagos parametrai: kaip įvairūs lydiniai reaguoja laikui bėgant
Titanas (Ti6Al4V): Natūraliai stabilus, bet jautrus paviršiaus užterštumui. Tinkama apdaila žymiai prailgina tarnavimo laiką.
Aliuminis (AlSi10Mg): puikaus stiprumo-per-svorį, tačiau reikia tvirtos oksido sluoksnio apsaugos. Anodavimas yra beveik privalomas ilgalaikiam naudojimui lauke{4}}.
Nerūdijantis plienas (316 l): geras pradinis atsparumas korozijai, tačiau elektropoliravimas pakelia jį į kitą lygį, praturtindamas chromo sluoksnį.
Šiluminio apdorojimo vaidmuo paviršiaus stabilumui užtikrinti
Terminis apdorojimas ir paviršiaus apdaila turi veikti kartu. Streso pašalinimas prieš apdailą apsaugo nuo iškraipymų. HIP prieš galutinį poliravimą uždaro tuštumas, kurios kitu atveju galėtų tapti korozijos vietomis.
Reguliavimo standartai ilgalaikiam našumui{0}}
Orlaiviams (AS9100) ir medicinai (ISO 13485) reikalingas dokumentuotas patvirtinimas. ASTM F2924 ir F3001 nustato lūkesčius dėl priedų metalų. Jūsų tiekėjas turėtų pateikti visas proceso atsekamumo ir bandymų ataskaitas.
DUK
Kl.: Ar po poliravimo mano dalis praras savo matmenų tikslumą?
A: Gali, jei neplanuota. Visada projektuokite su apdailos nuolaida (paprastai 0,1–0,3 mm vienam paviršiui).
Kl.: kiek „ilgalaikė stabili“ apdaila padidina kainą?
A: Paprastai 15–40 %, priklausomai nuo sudėtingumo, tačiau dažnai sutaupoma daug daugiau sumažinus gedimus ir bandymus.
Kl .: Ar 3D atspausdintas metalas rūdija kitaip nei liejamas metalas?
A: Taip - dažnai greičiau, jei paviršiaus apdorojimas yra netinkamas dėl didesnio paviršiaus ploto ir mikro{1}}ypatybių.
Paviršiaus apdorojimas labai paveikia{0}}ilgalaikį stabilumą3D metalo spausdinimo prototipų kūrimasdalys. Nelaikykite to kaip pasekmių.
Tinkamas pramoninio 3D spausdinimo metalo prototipų gamintojas anksti aptars paviršiaus strategiją, griežtai patvirtins procesus ir padės subalansuoti kainą su realiu -našumu. Klauskite potencialių tiekėjų apie jų patvirtinimo duomenis, o ne tik apie gražių dalių galeriją.
Jūsų dalys nusipelno tarnauti tiek ilgai, kiek ir jūsų ambicijos. Pasirinkite partnerius, kurie supranta, kad paviršius nėra tik išorė -, tai pirmoji gynybos linija viskam, kas yra viduje.
Jei dirbate su projektu, kurio{0}}svarbu ilgalaikis stabilumas, susisiekite. Po daugybės statymų žinome, kaip tai padaryti iš pirmo karto.
Skirtumas tarp prototipo, kuris puikiai atrodo lentynoje, ir prototipo, kuris veikia daugelį metų, beveik visada nusprendžiamas paviršiuje.