Kaip išvengti plonų{0}}sienos metalinių 3D spausdintų variklio dalių iškraipymo

Užbaigiate lengvą įsiurbimo komponentą arba plonasienį variklio Jis nebėra plokščias ir nesutampa su besijungiančiomis dalimis. Taip nutinka reguliariai naudojant plonasienes metalo priedų dalis, ypač kai liekamasis įtempis nėra valdomas nuo pat pradžių.

Iškraipymas nėra paslaptingas. Tai atsiranda dėl nuspėjamo šiluminio elgesio, o valdikliai taip pat yra nuspėjami. Toliau praktikoje apžvelgiama, kodėl taip nutinka ir kas iš tikrųjų veikia, kad plonasienių{2}}sienių variklio komponentai būtų tinkami naudoti.

Kodėl plonos{0}}sienos metalinės dalys deformuojasi

DMLS arba SLM lazeriu aukštoje temperatūroje ištirpsta nedidelis kiekis miltelių, tada medžiaga itin greitai atvėsta. Aplinkiniai milteliai ir sukietėjęs metalas išlieka daug vėsesni. Šis staigus temperatūros skirtumas sukuria liekamąjį įtampą.

Plonos sienos labiausiai kenčia, nes jos turi mažą standumą ir ribotus šilumos išbėgimo kelius. Trys problemos kartojasi:

Likęs įtempis užfiksuotas pasikartojančiais lydymosi{0}}atšalimo ciklais

Per silpnos arba prastai išdėstytos atramos, todėl detalė vėsdama gali ištraukti iš formos

Šiluma kaupiasi plonose dalyse, kurios negali pakankamai greitai išleisti šiluminės energijos

Kai šie veiksniai susilieja, siena, kuri CAD modelyje atrodė tobula, gali pakankamai lengvai judėti, kad montavimo paviršiai arba sandarinimo paviršiai būtų netoleruoti.

Pirmiausia susikurkite tinkamą sienų dizainą
Vienodas storis elgiasi geriau nei staigūs šuoliai nuo storo iki plono. Lengvų šonkaulių ar filė pridėjimas ne-kritinėse vietose dažnai padidina standumą konstravimo metu, nesugadindamas svorio tikslo. Didelės plokščios neparemtos tarpatramiai yra dažnos probleminės zonos-suardomos arba tinkamai palaikomos. Tai yra tinkamų plonasienių metalinių 3D spausdinimo projektavimo gairių pagrindai.

Orientuokite dalį turėdami omenyje stresą
Vertikali arba kampinė kritinių plonų sienų orientacija paprastai bet kuriuo momentu sumažina tirpstamą plotą ir pasikeičia ten, kur koncentruojasi liekamasis įtempis. Orientacija taip pat lemia, kurie paviršiai turės atramos žymes, todėl funkciniams veidams reikia anksti atkreipti dėmesį.

Naudokite atramas ir kaip inkarus, ir kaip šilumos kelius
Atramos skirtos ne tik tam, kad dalis nenukristų. Didelio-įtempimo zonose jiems reikia pakankamai skerspjūvio,{2}}kad atsispirtų traukimo jėgoms ir praleistų šilumą. Vienodai plonos atramos dažnai sugenda būtent tose vietose, kurios yra svarbiausios.

Kontroliuokite parametrus ir, jei įmanoma, naudokite išankstinį pašildymą
Stabilūs, patvirtinti konkretaus lydinio ir mašinos parametrų rinkiniai yra svarbesni nei nuolatinis tvarkymas. Pagrindo išankstinis pašildymas sumažina temperatūros tarpą tarp lydalo baseino ir likusios dalies, o tai tiesiogiai sumažina liekamąjį įtempį.

Atleiskite stresą-, kol dalis vis dar yra ant lėkštės
Šis vienintelis veiksmas apsaugo nuo didelės dalies vėlyvosios{0}}etapų deformacijos. Terminis apdorojimas atpalaiduoja įtampą, o konstrukcijos plokštė vis dar išlaiko geometriją. Pirmiausia reikia nupjauti dalį, o po to apdoroti terminiu -terminiu būdu, yra dažna priežastis, dėl kurios atsiranda iškraipymas, kai dalis mašinoje atrodo gerai.

Titano lydiniai, tokie kaip Ti-6Al-4V, prastai praleidžia šilumą, palyginti su daugeliu plienų ar aliuminio lydinių. Šiluma ilgiau išlieka lokalizuota, todėl liekamasis įtempis gali padidėti. Tie patys valdymo metodai-apgalvotas dizainas, orientacija, tvirtos atramos, parametrų disciplina ir plokščių{10}}įtempių mažinimas – tiesiogiai taikomi titano lydinių 3D spausdintiems medicininiams implantams. Šios dalys taip pat turi plonas sienas, sudėtingas groteles ir nulinės erdvės matmenų poslinkiui. Patirtis, įgyta dirbant su plonasieniais variklio komponentais, puikiai perkeliama dirbant su medicininiais implantais ir atvirkščiai.

Metalinis 3D spausdinimas suteikia beveik-neto formą. Paprastai jis nepateikia galutinių sandarinimo paviršių, guolių paviršių ar tikslių tvirtinimo taškų leistinų nuokrypių. Toms funkcijoms beveik visada reikia CNC apdirbimo. Tas pats hibridinis metodas yra standartinis tiksliųjų CNC apdirbtų medicinos gaminių atveju: priedų gamyba sukuria sudėtingą geometriją, o CNC įveda svarbius paviršius į specifikacijas. Suprojektavus spausdintą ruošinį su atitinkamomis apdirbimo medžiagomis ant raktų paviršių, derinys tampa efektyvus.

Vieno plonasienio titano lydinio varikliu-susijusio komponento pradžioje, nuėmus atramą, tvirtinimo paviršiuje buvo maždaug 0,25 mm deformacijos. Sienelės storis paveiktoje zonoje buvo mažesnis nei 1,5 mm, o pradinė orientacija paliko didelį horizontalų tarpą.

Peržiūrėtas metodas apėmė vienodesnius sienų perėjimus, pridėtą vietinį standinimą, geresnę konstrukcijos orientaciją, tvirtesnes atramas didelio{0}}įtempimo zonoje, įtempių mažinimą, kai jis vis dar pritvirtintas prie konstrukcijos plokštės, ir apgalvotą apdirbimą kritiniame paviršiuje. Po CNC apdailos montavimo paviršius pasiekė reikiamą nuokrypį ir dalis buvo surinkta be problemų. Patobulinimas atsirado dėl to, kad dizainas, procesas, terminis apdorojimas ir apdirbimas buvo traktuojami kaip viena sistema, o ne atskiri žingsniai.

Ne kiekvienas metalinio 3D spausdinimo gamintojas ar metalinio 3D spausdinimo gamykla vienodai gerai susitvarko su plonomis{2}}sienos. Naudingi signalai apima:

Įrodyta patirtis naudojant plonų{0}}sienių geometriją ir iš tikrųjų naudojamus lydinius

Namų{0}}įtempių-pašalinimas, HIP galimybė, kai reikia, ir CNC apdaila

Tinkami tikrinimo įrankiai ir įprotis tikrinti, ar nėra likutinio{0}}streso poveikio

Dokumentuotas proceso valdymas, o ne vieno{0}}parametrų spėliojimas

Galimybė pereiti nuo prototipo prie mažų -partinių arba didmeninių tinkintų metalinių 3D spausdintų dalių be kokybės sumažėjimo{2}}

Parduotuvė, kurioje anksti aptariama iškraipymo rizika ir dizaino koregavimai, paprastai yra patikimesnė nei ta, kuri tiesiog nurodo vienos dalies kainą.