Ar metalo 3D spausdinimas vėliau{0}}pakeis dalių veikimą?

1. Terminis apdorojimas: „našumo variklis“, skirtas mikrostruktūrai valdyti
Metalo 3D spausdinimo proceso metu vykstantis greitas kaitinimas ir aušinimas sukuria ne-pusiausvyros struktūras medžiagos viduje, pvz., stambius stulpelinius kristalus ir austenito likučius. Dėl to dalys gali tapti silpnesnės, mažiau tvirtos ir mažiau atsparios nuovargiui. Kruopščiai valdydami šildymo temperatūrą, laikymo laiką ir aušinimo greitį, terminis apdorojimas gali pagerinti našumą šiais būdais:

Liekamojo streso pašalinimas
Kai medžiaga spausdinant susitraukia netolygiai, komponento viduje gali atsirasti liekamųjų įtempių, kurios sudaro iki 50–70 % medžiagos takumo ribos. Dėl to dalis gali sulenkti ir sudužti. Atkaitinimo terapija, kai medžiaga palaikoma 500–700 laipsnių temperatūroje 2–4 valandas, o po to lėtai atvėsta, gali sumažinti liekamąjį įtempimą daugiau nei 80%. Tam tikra automobilių formų įmonė naudojo 3D spausdinto liejimo plieno atkaitinimo apdorojimą, kuris pailgino formos tarnavimo laiką nuo 50 000 iki 200 000 kartų ir sumažino iškraipymą 90%.
Organizacijos suvienodinimas ir grūdų rafinavimas
Grūdinimo ir grūdinimo procesas gali suskaidyti šiurkščius stulpelinius kristalus ir sudaryti vienodą martensitinę struktūrą. Po grūdinimo (aušinimo vandenyje 1050 laipsnių temperatūroje) ir grūdinimo (aušinimo ore 650 laipsnių), 316L nerūdijančio plieno tempiamasis stipris padidėjo nuo 680 MPa iki 920 MPa, o pailgėjimas sumažėjo nuo 40% iki 25%. Tačiau izotropija tapo daug geresnė, o tai yra tai, ko reikia aerokosminėms konstrukcijoms.
Padarykite jį tankesnį
Karšto izostatinio presavimo (HIP) technologija naudoja aukštą temperatūrą ir aukštą slėgį (1000–1200 laipsnių, 100–200 MPa), kad pakeistų medžiagų formą ir uždarytų jų vidines poras. Medicinos prietaisų verslas naudojo HIP apdorojimą, kad 3D spausdintų titano lydinio klubo sąnarių protezus. Dėl to tankis padidėjo nuo 98% iki daugiau nei 99,9%, o nuovargio trukmė padidėjo nuo 10 kartų iki 10 kartų, o tai atitiko tarptautinius standartus.
2. Paviršiaus apdorojimas: šuolis nuo „funkcinio remonto“ prie „našumo gerinimo“
Dalių, pagamintų naudojant 3D spausdinimą iš metalo, paviršiuose dažnai yra sluoksnių linijų, įbrėžimų ir mikroįtrūkimų. Dėl jų jie ne tik atrodo blogai, bet ir mažiau atsparūs korozijai bei nusidėvėjimui. Naudojant fizines, chemines ar mechanines priemones, paviršiaus apdorojimas gali pagerinti našumą šiais būdais:

Atsparumo korozijai gerinimas
Anodavimas, cheminis padengimas ir galvanizavimas gali sudaryti storą apsauginį sluoksnį ant daiktų paviršiaus. Pavyzdžiui, anoduojant aliuminio lydinį, ant paviršiaus susidaro 10–20 μm aliuminio oksido plėvelė. Dėl to lydinys yra atsparesnis druskos purškiamai korozijai – nuo ​​240 valandų iki 2000 valandų, ko reikia jūrų inžinerijai.
Geresnis atsparumas dilimui
Cheminis kietasis chromavimas gali padengti iki 50 μm storio ir HV1000 ar didesnio kietumo dalių paviršių chromu. Konkreti energetikos įmonė triskart padidino savo 3D-spausdintų nerūdijančio plieno siurblių korpusų atsparumą dilimui ir pailgino priežiūros ciklą nuo trijų iki dvylikos mėnesių po to, kai juose įdiegė šią technologiją.
Paviršiaus kokybės gerinimas
Šiurkščių dėmių ant paviršiaus galite pašalinti smėliasrove, poliruodami arba šlifuodami. Tam tikra aviacijos ir kosmoso įmonė naudoja penkių-ašių jungties apdirbimo centrą, kad tiksliai apdorotų 3D-spausdintus titano lydinio laikiklius. Taip išlaikomas jungiamojo paviršiaus matmenų nuokrypis nuo ± 0,3 mm iki ± 0,02 mm, o paviršiaus šiurkštumas sumažinamas nuo Ra10 μm iki Ra0,8 μm, ko reikia tiksliam surinkimui.
3 Sudėtinis tolesnis-apdorojimas: didelis našumo žingsnis į priekį dėl daugelio technologijų
Vienkartinio{0}}apdorojimo technologija paprastai neatitinka griežtų aukščiausios klasės{1}}gamybos poreikių. Kita vertus, sudėtiniai procesai padvigubina našumą, naudojant krovimo technologijas.

HIP ir terminis apdorojimas
Tam tikra aviacijos variklių įmonė naudoja sudėtinį „HIP+ tirpalo atkaitinimo“ procesą, kad pagamintų 3D spausdintus nikelio -pagrindo- aukštos temperatūros lydinio turbinų diskus. Dėl šio proceso diskai tampa 99,95% tankesni, padidina jų atsparumą tempimui iki 1200 MPa, pašalina apdirbimo įtampą ir 50% pagerina jų matmenų stabilumą.
Paviršiaus dengimas ir keitimas
Naudodama „lazerinio dengimo+keraminės dangos“ technologiją, tam tikra automobilių dalių įmonė dirbo su 3D spausdintais aliuminio lydinio stūmokliais. Dėl to paviršius tapo kietesnis (iki HV800) ir pagerino stūmoklių gebėjimą atlaikyti aukštą temperatūrą 200 laipsnių, o to reikia varikliams.
Adityvinė gamyba ir atimtinis apdorojimas
Medicinos prietaisų įmonė gamindama gaminius naudoja „3D spausdinimo ir tikslaus CNC apdirbimo“ derinį. Pirma, 3D spausdinimas greitai sukuria sudėtingas struktūras. Tada penkių -ašių apdirbimo centras pasiekia Ra0,4 μm paviršiaus tikslumą, o tai sumažina kaulo nagų implanto ir kaulo plokštelės sukimo momento svyravimo diapazoną nuo ± 15 % iki ± 5 %.
4. Pramonės normos ir standartai: kokybės „matas“ po apdorojimo
Standartizuoti post{0}}apdorojimą buvo svarbiausias dalykas, kurį reikia padaryti norint užtikrinti, kad metalo 3D spausdinimo technologija gerai veiktų. Trijuose nacionaliniuose standartuose, kurie įsigaliojo 2025 m. rugsėjį, pvz., „Metalinių miltelių sluoksnio lydymosi formuojančių dalių paviršiaus struktūros matavimo ir apibūdinimo metodai priedų gamyboje“, nustatomi konkretūs svarbių veiksnių, pvz., paviršiaus šiurkštumo ir poringumo, skaičiai. Tai paskatino įmones pereiti nuo „patirtimi-pagrįsto“ prie „duomenimis-pagrįsto“ tolesnio apdorojimo{7}}valdymo. Pavyzdžiui, viena įmonė sukūrė internetinę aptikimo sistemą, kad būtų galima stebėti paviršiaus šiurkštumą iškart po apdirbimo smėliasrove, o tai padidino produkto tinkamumo rodiklį nuo 85% iki 98%.