วิธีป้องกันการบิดเบี้ยวในชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่พิมพ์ด้วยโลหะผนัง 3 มิติ-บางๆ

คุณสร้างส่วนประกอบไอดีน้ำหนักเบาหรือตัวเรือนเครื่องยนต์-ที่มีผนังบางแล้วส่งไปพิมพ์ด้วยโลหะ 3D และชิ้นส่วนกลับมาพร้อมกับผนังวิกฤตที่บิดเบี้ยว 0.2–0.3 มม. มันไม่แบนหรือสอดคล้องกับชิ้นส่วนการผสมพันธุ์อีกต่อไป สิ่งนี้เกิดขึ้นเป็นประจำกับชิ้นส่วนเสริมที่เป็นโลหะผนังบาง- โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อไม่สามารถจัดการความเค้นตกค้างได้ตั้งแต่เริ่มต้น

การบิดเบือนไม่ใช่เรื่องลึกลับ มันมาจากพฤติกรรมทางความร้อนที่คาดการณ์ได้ และการควบคุมก็สามารถคาดเดาได้เช่นกัน ด้านล่างนี้คือภาพรวมเชิงปฏิบัติว่าทำไมจึงเกิดขึ้น และสิ่งที่ได้ผลจริงในการรักษา-ส่วนประกอบเครื่องยนต์ผนังบางให้อยู่ในพิกัดความเผื่อที่ใช้งานได้

ทำไมชิ้นส่วนโลหะผนังบาง-จึงบิดเบี้ยว

ใน DMLS หรือ SLM เลเซอร์จะละลายผงในปริมาณเล็กน้อยที่อุณหภูมิสูง จากนั้นวัสดุจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วมาก ผงที่อยู่รอบๆ และโลหะที่แข็งตัวจะเย็นกว่ามาก ความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงชันนั้นทำให้เกิดความเครียดตกค้าง

ผนังบางทนทุกข์ทรมานมากที่สุดเนื่องจากมีความแข็งต่ำและมีเส้นทางที่จำกัดเพื่อให้ความร้อนหลบหนี ประเด็นสามประเด็นปรากฏขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า:

ความเค้นตกค้างถูกกักขังไว้โดยการหลอมเหลว-วงจรเย็นซ้ำๆ

ส่วนรองรับที่อ่อนแอเกินไปหรือวางไม่ดี ดังนั้นชิ้นส่วนจึงสามารถดึงตัวเองออกจากรูปร่างได้ในขณะที่ระบายความร้อน

ความร้อนสะสมในส่วนที่เพรียวบางซึ่งไม่สามารถระบายพลังงานความร้อนได้เร็วเพียงพอ

เมื่อปัจจัยเหล่านี้รวมกัน ผนังที่ดูสมบูรณ์แบบในโมเดล CAD จะสามารถเคลื่อนย้ายได้ง่ายพอที่จะทำให้หน้ายึดหรือพื้นผิวซีลไม่อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้

รับการออกแบบผนังให้ถูกต้องก่อน
ความหนาสม่ำเสมอจะดีกว่าการกระโดดจากหนาไปบางอย่างกะทันหัน การเพิ่มซี่โครงหรือเนื้อบางๆ ในบริเวณที่ไม่สำคัญ-มักจะเพิ่มความแข็งในระหว่างการสร้างโดยไม่ทำให้เป้าหมายน้ำหนักเสียหาย ช่วงแบนขนาดใหญ่ที่ไม่ได้รับการสนับสนุนมักเป็นโซนปัญหา-ที่จะแยกส่วนหรือสนับสนุนอย่างเหมาะสม สิ่งเหล่านี้เป็นพื้นฐานของแนวทางการออกแบบการพิมพ์ 3D โลหะผนังบางที่สามารถใช้งานได้

วางแนวส่วนโดยคำนึงถึงความเครียด
การวางแนวตั้งหรือมุมสำหรับผนังบางที่สำคัญมักจะช่วยลดพื้นที่ที่หลอมละลายได้ตลอดเวลา และเปลี่ยนจุดที่ความเค้นตกค้างสะสมอยู่ การวางแนวยังเป็นตัวกำหนดว่าพื้นผิวใดจะมีเครื่องหมายรองรับ ดังนั้นใบหน้าที่ใช้งานได้จึงต้องได้รับการดูแลตั้งแต่เนิ่นๆ

ใช้ส่วนรองรับเป็นทั้งจุดยึดและเส้นทางความร้อน
ส่วนรองรับไม่ได้อยู่ตรงนั้นเพื่อหยุดชิ้นส่วนไม่ให้ล้มเท่านั้น ใน-โซนความเครียดสูง พวกมันจำเป็นต้องมีหน้าตัด-เพียงพอเพื่อต้านทานแรงดึงและนำความร้อน การรองรับที่บางสม่ำเสมอมักจะล้มเหลวในตำแหน่งที่สำคัญที่สุด

ควบคุมพารามิเตอร์และใช้การอุ่นก่อนเมื่อมี
ชุดพารามิเตอร์ที่เสถียรและผ่านการตรวจสอบแล้วสำหรับโลหะผสมและวัสดุเฉพาะของเครื่องจักรมากกว่าการซ่อมแซมอย่างต่อเนื่อง การอุ่นพื้นผิวจะช่วยลดช่องว่างของอุณหภูมิระหว่างบ่อหลอมเหลวและชิ้นส่วนที่เหลือ ซึ่งช่วยลดความเครียดตกค้างได้โดยตรง

คลายเครียด-ในขณะที่ชิ้นส่วนยังอยู่บนจาน
ขั้นตอนเดียวนี้จะช่วยป้องกันการบิดเบี้ยวของขั้นตอนสุดท้าย-ได้มาก การอบชุบด้วยความร้อนจะผ่อนคลายความเครียด ในขณะที่ฐานรองพิมพ์ยังคงยึดรูปทรงไว้ การตัดชิ้นส่วนออกก่อน จากนั้นจึงให้ความร้อน-เป็นสาเหตุทั่วไปที่เกิดการบิดเบี้ยวหลังจากที่ชิ้นส่วนดูดีบนเครื่องจักร

โลหะผสมไทเทเนียม เช่น Ti-6Al-4V นำความร้อนได้ไม่ดีเมื่อเทียบกับเหล็กหรือโลหะผสมอลูมิเนียมหลายชนิด ความร้อนคงอยู่เฉพาะที่นานขึ้น ดังนั้นความเครียดที่ตกค้างจึงสามารถทำงานได้สูงขึ้น วิธีควบคุมแบบเดียวกัน-การออกแบบที่รอบคอบ การวางแนว การรองรับที่แข็งแกร่ง วินัยของพารามิเตอร์ และ-การบรรเทาความเครียดที่ผูกไว้กับเพลต นำไปใช้โดยตรงกับการปลูกรากฟันเทียมทางการแพทย์ที่พิมพ์ด้วยการพิมพ์ 3 มิติของ Titanium Alloys ชิ้นส่วนเหล่านั้นยังมีผนังบาง โครงตาข่ายที่ซับซ้อน และไม่มีพื้นที่สำหรับการเลื่อนมิติ ประสบการณ์ที่ได้รับจากส่วนประกอบเครื่องยนต์ที่มีผนังบางจะส่งผลดีต่องานฝังรากเทียมทางการแพทย์ และในทางกลับกัน

การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะช่วยให้คุณมีรูปร่างที่ใกล้เคียง- โดยปกติแล้วจะไม่เกิดความคลาดเคลื่อนขั้นสุดท้ายบนหน้าซีล พื้นผิวตลับลูกปืน หรือจุดยึดที่แม่นยำ คุณสมบัติเหล่านั้นจำเป็นต้องใช้เครื่องจักร CNC เกือบตลอดเวลา วิธีการแบบไฮบริดเดียวกันนี้เป็นมาตรฐานสำหรับผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ที่ใช้เครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำ: การผลิตแบบเติมเนื้อสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน และ CNC นำพื้นผิวที่สำคัญมาสู่ข้อกำหนด การออกแบบชิ้นงานพิมพ์ที่มีสต็อกการตัดเฉือนที่เหมาะสมบนหน้าหลักทำให้การผสมผสานมีประสิทธิภาพ

ในส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์โลหะผสมไททาเนียมที่มีผนังบาง-ชิ้นหนึ่ง- การสร้างในช่วงแรกพบการบิดเบี้ยวประมาณ 0.25 มม. บนหน้ายึดหลังจากการถอดส่วนรองรับออก ความหนาของผนังในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบต่ำกว่า 1.5 มม. และการวางแนวเดิมเหลือช่วงแนวนอนขนาดใหญ่

แนวทางที่ได้รับการแก้ไขประกอบด้วยการเปลี่ยนผนังที่สม่ำเสมอมากขึ้น เพิ่มการทำให้แข็งเฉพาะที่ การวางแนวการสร้างที่ดีขึ้น การรองรับที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นในโซนความเครียดสูง- การบรรเทาความเครียดในขณะที่ยังคงติดอยู่กับฐานรองพิมพ์ และการตัดเฉือนโดยเจตนาบนหน้าตัดที่สำคัญ หลังจากการตกแต่งด้วย CNC หน้ายึดได้รับความคลาดเคลื่อนตามที่กำหนด และชิ้นส่วนที่ประกอบได้โดยไม่มีปัญหา การปรับปรุงมาจากการรักษาการออกแบบ กระบวนการ การบำบัดความร้อน และการตัดเฉือนเป็นระบบเดียว แทนที่จะแยกขั้นตอน

ไม่ใช่ผู้ผลิตการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะหรือโรงงานการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะทุกรายที่จะจัดการ-ผนังบางได้ดีเท่ากัน สัญญาณที่เป็นประโยชน์ได้แก่:

แสดงให้เห็นประสบการณ์เกี่ยวกับรูปทรงผนังบาง-และโลหะผสมที่คุณใช้จริง

การบรรเทาความเครียด-ในบ้านหรือที่เชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด- ความสามารถของ HIP เมื่อจำเป็น และการตกแต่งขั้นสุดท้ายด้วย CNC

เครื่องมือตรวจสอบที่เหมาะสมและนิสัยในการตรวจสอบผลกระทบจากความเครียดที่ตกค้าง-

การควบคุมกระบวนการที่บันทึกไว้มากกว่าการคาดเดาพารามิเตอร์-เพียงครั้งเดียว

ความสามารถในการย้ายจากต้นแบบไปสู่-ชิ้นส่วนขนาดเล็กหรือขายส่งชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติตามสั่งโดยไม่ลดคุณภาพ-

ร้านค้าที่หารือเกี่ยวกับความเสี่ยงจากการบิดเบือนและการปรับเปลี่ยนการออกแบบตั้งแต่เนิ่นๆ มักจะมีความน่าเชื่อถือมากกว่าร้านค้าที่เสนอราคาต่อชิ้นส่วนเพียงอย่างเดียว