การอบชุบด้วยความร้อนส่งผลต่อความแม่นยำของมิติในการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะหรือไม่

เหตุใดการอบชุบด้วยความร้อนจึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติในชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์แบบ 3 มิติ

ตัวขับเคลื่อนหลักคือการปลดปล่อยความเค้นตกค้างที่สร้างขึ้นระหว่างการหลอมละลายและการแข็งตัวอย่างรวดเร็วของกระบวนการ SLM เมื่อความเครียดคลายตัวระหว่างการให้ความร้อน ชิ้นส่วนต่างๆ อาจบิดเบี้ยว หดตัว หรือบิดงอได้

ปัจจัยเพิ่มเติมได้แก่:

การขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนในระหว่างรอบการทำความร้อน/ความเย็น

การแปลงเฟสที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาตร (เช่น ในโลหะผสมไทเทเนียม)

โครงสร้างการสนับสนุนที่มีอิทธิพลต่อ - การสนับสนุนสามารถจำกัดการบิดเบือนในบางพื้นที่ในขณะที่อนุญาตในส่วนอื่นๆ

กรงกระดูกสันหลัง Ti-6Al-4V ที่ได้รับการบรรเทาความเครียดที่ 800 องศา เกิดการบิดงอ 0.15–0.25 มม. ตลอดความยาว 80 มม. ซึ่งเพียงพอแล้วที่จะผลักดันพื้นผิวการผสมพันธุ์ที่สำคัญเกินพิกัดที่ยอมรับได้

การพิมพ์ 3 มิติโลหะการเปลี่ยนแปลงขนาดในระหว่างการอบชุบเป็นผลโดยตรงจากประวัติความร้อนอันเป็นเอกลักษณ์ของการผลิตแบบเติมเนื้อ

คุณควรคาดหวังการเปลี่ยนแปลงมิติมากน้อยเพียงใด?

ช่วงการบิดเบือนโดยทั่วไปสำหรับการบรรเทาความเครียดมาตรฐานคือการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้น 0.1–0.5% แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงนี้จะแตกต่างกันอย่างมากตามรูปทรงและกระบวนการ รูปทรงที่ซับซ้อน ผนังบาง และระยะยื่นยาวช่วยเพิ่มความบิดเบี้ยว HIP มีแนวโน้มที่จะสร้างการเปลี่ยนแปลงที่สม่ำเสมอมากขึ้น (แต่บางครั้งก็อาจมากกว่านั้น) เนื่องจากแรงกดดัน ในขณะที่การบรรเทาความเครียดแบบธรรมดาทำให้เกิดการบิดเบี้ยวเฉพาะจุดมากขึ้น

ตารางข้อมูล: ช่วงการเปลี่ยนแปลงมิติทั่วไป

การประมวลผลหลังเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนมิติของ SLM-จำเป็นต้องมีการวางแผนล่วงหน้า

วัสดุ-โดย-พฤติกรรมมิติวัสดุภายใต้การบำบัดความร้อน

Ti-6Al-4V: มีความไวสูงเนื่องจาก / การเปลี่ยนแปลงเฟสใกล้ 882 องศา (เบต้าทรานส์ซัส) การบิดเบือนเป็นเรื่องปกติหากไม่ได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง

เหล็กกล้าไร้สนิม 316L: มีความเสถียรมากกว่าแต่ต้องหลีกเลี่ยงช่วงการแพ้ (450–850 องศา )

โลหะผสม CoCr: การเปลี่ยนแปลงปริมาตรจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์

Inconel 718: ความเสถียรของขนาดที่ดีแต่ได้ประโยชน์จากการยึดติดระหว่างการเสื่อมสภาพ

AlSi10Mg: บิดเบือนมาก-; จำกัดอยู่ที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า

17-4PH: การหดตัวที่คาดการณ์ได้ในช่วงอายุ

ตารางข้อมูล: วัสดุ-พฤติกรรมเฉพาะ

บทบาทของการออกแบบชิ้นส่วนในการควบคุมการเปลี่ยนแปลงมิติ

การออกแบบที่ชาญฉลาดช่วยลดความเสี่ยงได้อย่างมาก:

รักษาความหนาของผนังให้สม่ำเสมอ

ใช้การกระจายมวลแบบสมมาตรและสมดุล

เพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างการสนับสนุนเพื่อจำกัดพื้นที่วิกฤติ

วางตำแหน่งชิ้นส่วนบนฐานรองพิมพ์เพื่อลดการบิดเบี้ยวของส่วนยื่น

เพิ่มสต็อกการตัดเฉือน-คุณลักษณะพิกัดความเผื่อที่แคบ

ตารางข้อมูล: คุณลักษณะการออกแบบเทียบกับความเสี่ยงจากการบิดเบือน

การออกแบบการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเพื่อการอบชุบด้วยความร้อน (DfAM) ถือเป็นสิ่งสำคัญ

การยึดจับและการควบคุมกระบวนการที่ลดการบิดเบือน

อุปกรณ์ติดตั้งแบบกำหนดเองจะจำกัดการเคลื่อนไหวโดยไม่สร้างความเครียดใหม่

อัตราทางลาดที่ควบคุมและการระบายความร้อนที่ช้าถือเป็นสิ่งสำคัญ

บรรยากาศสุญญากาศหรือก๊าซเฉื่อยช่วยลดปัญหาที่เกี่ยวข้องกับออกซิเดชัน-

HIP มักจะทำให้เกิดการหดตัวแบบไอโซโทรปิกมากกว่าเมื่อเทียบกับการอบอ่อนแบบยืนฟรี-

ผู้ผลิตที่แปรรูปฉากยึดสำหรับการบินและอวกาศ Inconel 718 ใช้ฟิกซ์เจอร์กราไฟท์แบบกำหนดเองในระหว่างอายุการใช้งาน ซึ่งช่วยลดการกระจายของมิติจาก ±0.3 มม. เป็น ±0.08 มม. บนคุณสมบัติ 150 มม.

ทำนายการเปลี่ยนแปลงมิติ

การจำลองการบิดเบือนตาม FEA-มีประโยชน์แต่ต้องมีการตรวจสอบความถูกต้องกับข้อมูล AM จริง การชดเชยก่อน-เชิงประจักษ์ (การปรับขนาดหรือ-การบิดเบือน STL ก่อน) และการตรวจสอบ-บทความแรกถือเป็นมาตรฐาน ซัพพลายเออร์ชั้นนำจะดูแลรักษา- วัสดุและประมวลผล-ฐานข้อมูลเฉพาะ

หลัง-การใช้ความร้อน-การตัดเฉือนการรักษา

การตัดเฉือนหลังการให้ความร้อนเป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการบรรลุพิกัดความเผื่อที่แคบ ทิ้งวัสดุไว้ 0.2–1.0 มม. ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและวัสดุ โดยทั่วไปจะใช้การตกแต่ง CNC, EDM และการเจียร

ตารางข้อมูล: ค่าเผื่อสต็อกการตัดเฉือนที่แนะนำ

การตรวจสอบมิติหลังการบำบัดความร้อน

ใช้ CMM สำหรับมิติที่สำคัญ การสแกน 3 มิติสำหรับการทำแผนที่ส่วนเบี่ยงเบนทั้งหมด และมุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติของ GD&T เช่น ความเรียบ ความขนาน และตำแหน่งจริงที่ได้รับผลกระทบจากการบิดเบือนมากที่สุด สร้างฐานข้อมูลสำหรับชิ้นส่วนที่ทำซ้ำ

คำถามที่พบบ่อย

การอบชุบด้วยความร้อนทำให้ชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วย 3D หดตัวหรือไม่

มันสามารถทำให้เกิดการหดตัว การขยายตัว หรือการบิดงอได้ ขึ้นอยู่กับโลหะผสม กระบวนการ และรูปทรง โดยทั่วไปการหดตัวเล็กน้อยหรือการบิดเบี้ยวเฉพาะที่

ฉันควรคาดหวังการเปลี่ยนแปลงขนาดมากน้อยเพียงใดหลังจากการคลายความเครียดของ SLM Ti-6Al-4V

โดยทั่วไปจะเป็นเส้นตรง 0.1–0.4% โดยมีการบิดเบี้ยวสูงถึง 0.2–0.5 มม. บนชิ้นส่วนขนาดใหญ่ ค่าที่แน่นอนขึ้นอยู่กับรูปทรงและพารามิเตอร์

คุณสามารถตัดเฉือนชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ 3 มิติหลังการอบชุบได้หรือไม่

ใช่ - นี่คือแนวทางปฏิบัติมาตรฐานเพื่อให้บรรลุเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดขั้นสุดท้าย

วิธีที่ดีที่สุดในการควบคุมความผิดเพี้ยนระหว่างการอบชุบชิ้นส่วน SLM คืออะไร

รวม DfAM ที่ดี (ส่วนที่สม่ำเสมอ ส่วนรองรับ) อุปกรณ์จับยึดที่เหมาะสม อัตราทางลาดที่ควบคุม และ-สต็อคหลังการตัดเฉือน

HIP ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติมากกว่าการหลอมบรรเทาความเครียดหรือไม่?

HIP มักจะทำให้เกิดการหดตัวที่สม่ำเสมอมากขึ้นเนื่องจากแรงกดดัน แต่สามารถคาดเดาได้ดีกว่าการบิดงอจากการอบอ่อนโดยอิสระ

ฉันจะตรวจสอบความแม่นยำของมิติหลังจากการอบชุบชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ 3 มิติได้อย่างไร

ใช้ CMM, การสแกน 3 มิติ และเปรียบเทียบกับการวัดก่อน- และหลัง-การรักษาด้วย GD&T ที่เหมาะสม