Kokie dažniausiai pasitaikantys metalo 3D spausdinimo defektai formų gamyboje?

一, Vidiniai trūkumai: žudikai, kurių nematote, dėl kurių pelėsis susilpnėja
1. Poringumas
Poros yra labiausiai paplitę vidiniai metalinių 3D spausdinimo formų trūkumai. Jie atsiranda, kai nenaudojamos tinkamos miltelių žaliavos, proceso parametrai ir apsauginė aplinka. Šaltinis teigia, kad jį galima suskirstyti į dvi grupes:
Poros, sujungtos su žaliavomis: Kai metalo lašeliai sukietėja, jų viduje esančios dujos visiškai nepabėga. Vietoj to, jis sudaro poras, kurių plotis yra tik keli mikrometrai. Pavyzdžiui, jei Ti-6Al-4V titano lydinio milteliuose yra burbuliukų, jie pateks tiesiai į spausdinamą prekę.
Proceso sukeltas poringumas: jei lazerio energijos tankis yra per mažas, metalo milteliai visiškai neištirpsta. Jei energija yra per didelė, išsilydęs baseinas daug juda, o tai traukia dujas. Pavyzdžiui, SLM (selektyvaus lazerio lydymosi) procese, jei skenavimo greitis yra per didelis arba sluoksnio storis yra per didelis, lydalo telkinys tampa mažiau stabilus ir greitai susidaro sferinės arba elipsinės poros.
Poveikis: Poros gali sumažinti pelėsio tankį (paprastai daugiau nei 99%), o tai gali labai sumažinti jo atsparumą tempimui ir nuovargio trukmę. Tyrimai parodė, kad 1 % padidėjus akytumui, Ti-6Al-4V formų eksploatavimo laikas nuo nuovargio gali sutrumpėti 20–30 %.
2. Nėra sintezės
Ne{0}}susiliejimo defektai rodomi kaip silpni sluoksnių arba nuskaitymo linijų ryšiai. Taip dažniausiai nutinka, kai nepakanka energijos įvesties arba taikomos netinkamos nuskaitymo procedūros. Pavyzdžiui:
Tarpsluoksnių suliejimo trūkumas: kai lazerio intensyvumas yra per mažas arba sluoksnio storis per didelis, vienas šalia kito esantys metaliniai sluoksniai netirpsta iki galo, todėl paliekami aštrūs kraštų tarpai.
Nepilnas nuskaitymo linijų suliejimas: jei nuskaitymo linijos yra per toli viena nuo kitos arba lazeris nepakankamai persidengia, tarp jų bus neištirpusių miltelių dalelių.
Poveikis: ne{0}}lydymosi gedimai gali labai susilpninti formos šlyties stiprumą ir atsparumą smūgiams, ypač kai ją veikia dinaminės apkrovos. Dėl to didesnė tikimybė, kad jis sudužtų. Pavyzdžiui, automobilių formų štampavimo proceso metu dėl dalinio sulydymo gedimų formos paviršius gali suskilti arba nulupti.
2, Paviršiaus defektai: pagrindinė problema, dėl kurios formos tampa mažiau tikslios
1. Paviršiaus šiurkštumas
Metalo 3D spausdinimo formų paviršiaus šiurkštumas paprastai yra Ra 10–20 μm, o tai yra žymiai didesnis nei įprastinio apdorojimo Ra 0,8–3,2 μm. Tai gali sukelti daug dalykų, pavyzdžiui:
Žingsniavimas laiptais: tai, kaip jis pagamintas, sudėjus sluoksnius vieną ant kito, suteikia laiptuotą formą šone.
Išlydyto baseino pokyčiai: kai skystas metalas kietėja, jis gali sukelti nelygumus arba įdubimus, jei išlydyto baseino paviršiaus įtempimas yra netolygus arba apsauginis oro srautas nestabilus.
Poveikis: Dėl didelio paviršiaus šiurkštumo gali susidaryti įtampa ir sutrumpėti pelėsių nuovargio tarnavimo laikas. Tuo pačiu metu šiurkštūs paviršiai linkę sugerti nešvarumus ir kitus tepaluose ar pjovimo skysčiuose esančius nešvarumus, o tai pagreitina nusidėvėjimą. Pavyzdžiui, įpurškimo formose dėl per didelio paviršiaus šiurkštumo plastiko gabalėlių paviršiuje gali atsirasti tekėjimo žymių arba netolygus blizgesys.
2. Kamuoliavimas
Sferoidizacija yra dažna problema gaminant{0}}metalinius miltelius. Taip atsitinka, kai dėl paviršiaus įtempimo skystas metalas sukietėja į sferines daleles. Tai gali sukelti daug dalykų, pavyzdžiui:
Mažas energijos tankis: metalo milteliai netirpsta iki galo, todėl susidaro atskiros sferinės dalelės.
Didelis energijos tankis: išlydytas baseinas smarkiai purslai aplinkui, o lašeliai virsta kamuoliukais ant dar neištirpusių miltelių.
Poveikis: dėl sferoidavimo miltelių sluoksnis gali tapti ne toks lygus, todėl spausdinant kitą sluoksnį milteliai gali pasiskirstyti netolygiai ir net pažeisti grandiklį. Tuo pačiu metu sferoidinės dalelės pablogins pelėsių paviršiaus kokybę ir apsunkins poliravimą.
3, Struktūriniai defektai: galimi pavojai, galintys turėti įtakos formos stabilumui
1. Likęs stresas ir įtrūkimai
Metalo 3D spausdinimo proceso metu atsiranda terminis įtempis, nes metalas greitai įkaista ir atvėsta. Jei liekamasis įtempis yra didesnis nei medžiagos takumo riba, gali atsirasti įtrūkimų. Yra įvairių tipų įtrūkimų, tokių kaip:
Kietėjantis įtrūkimas: Temperatūrų skirtumas tarp išlydyto baseino ir sukietėjusio metalo yra per didelis, todėl skystas metalas blogai teka ir negali kompensuoti susitraukimo deformacijos.
Skysto gaminimas Įtrūkimai: grūdų ribos dalinio lydymosi zonoje ištirpsta ir įtrūksta, kai jas veikia šiluminis įtempis.
Poveikis: įtrūkimai gali tiesiogiai sukelti pelėsių gedimą, ypač vietose, kuriose yra aukšta temperatūra arba korozinės medžiagos, kur įtrūkimai plinta greičiau. Pvz., liejimo štampavimo formose dėl defektų aliuminio skystis gali nutekėti, o tai gali sukelti saugos problemų.
2. Deformacija nuo deformacijos
Šiluminio įtempio neatitikimas tarp pagrindo ir spausdinto elemento yra dažniausias deformacijos deformacijos šaltinis. Tai rodoma kaip lenkimas į viršų arba bendras spausdintos dalies krašto iškraipymas. Toliau pateikiami keli dalykai, galintys tai sukelti:
Nepakankamas pagrindo išankstinis pašildymas: Kai prasideda spausdinimas, substrato ir miltelių temperatūra yra gana skirtinga, o tai sukelia netolygų susitraukimą.
Atraminė konstrukcija suprojektuota netinkamai: Kai atraminė konstrukcija ir spausdinta dalis yra sujungtos, susidaro įtempis, dėl kurio atsiranda deformacija, kai atjungiama jungtis.
Poveikis: deformacija ir deformacija gali sukelti netinkamo dydžio formą, todėl jos neįmanoma sujungti su tinkamomis dalimis. Blogiausiomis aplinkybėmis jį tenka išmesti ir sukurti iš naujo, o tai padidina jo statybos sąnaudas. Pavyzdžiui, gaminant dideles įpurškimo formas, deformacija ir deformacija gali sukelti per didelį pelėsių tarpą, todėl plastikinės dalys mirksi.
4, optimizavimo strategija: visiška proceso kontrolė nuo pradžios iki pabaigos
1. Proceso parametrų tobulinimas
Energijos tankio valdymas: kad lydalo baseinas būtų stabilesnis, pakeiskite lazerio galią, nuskaitymo greitį ir sluoksnio storį. Pavyzdžiui, norint išlaikyti tinkamą lydalo lygį ir mažą apsitaškymo riziką, Ti-6Al-4V medžiagos energijos tankis turi būti 40–60 J/mm³.
Nuskaitymo strategijos kūrimas: naudokite salelių nuskaitymo, šaškių lentos nuskaitymo arba sukimosi nuskaitymo taktiką, kad nedidėtų šiluminė įtampa. Pavyzdžiui, kiekvieną sluoksnį pasukus 67 laipsniais nuskaitymo kryptimi, galite atsikratyti daugybės liekamųjų įtempių.
2. Tolesnio-apdorojimo technologija
Karštas izostatinis presavimas (HIP) pašalina vidines poras ir padidina tankį iki daugiau nei 99,9 % esant aukštam-slėgiui ir aukštai{2}}temperatūrai. Pavyzdžiui, HIP{4}}apdorotų SLM formų atsparumas nuovargiui gali padidėti daugiau nei 50 %.
Apdorojimas ir poliravimas mašina: galite gauti paviršių, kurio Ra yra mažesnis arba lygus 0,4 μm, naudodami CNC apdirbimą, kad sumažintumėte šiurkštumą, o vėliau poliruodami elektrolitiniu arba vibraciniu šlifavimu.
3. Įrankių ir medžiagų atnaujinimas
Miltelių kokybės kontrolė: norėdami sumažinti žaliavų gedimus, rinkitės aukštos-kokybės, didelio sferiškumo, gerai tekančius ir mažą deguonies koncentraciją turinčius miltelius. Pavyzdžiui, miltelių, pagamintų purškiant, sferiškumas yra didesnis nei 95%.
Įrangos tikslumo didinimas: norėdami gauti ± 5 μm padėties nustatymo tikslumą ir sumažinti žingsnių efektą, naudojame didelio-tikslumo lazerius, dinaminio fokusavimo sistemas ir uždaro{2} kilpos grįžtamojo ryšio valdymą.