กระบวนการบำบัดความร้อนแตกต่างกันไปตามวัสดุหรือไม่?

การอบชุบด้วยความร้อนคืออะไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญในการพิมพ์ SLM 3D

เกิดอะไรขึ้นภายในชิ้นส่วนโลหะระหว่างการพิมพ์ SLM

SLM (Selective Laser Melting) เกี่ยวข้องกับการหลอมละลายและการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว อัตราการทำความเย็นอาจเกิน 10^6 องศา/วินาที ทำให้เกิด:

ความเค้นดึงตกค้างสูงที่ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวหรือแตกร้าวเมื่อถอดออกจากฐานรองพิมพ์

ความพรุนภายใน (ขาด-ของ-การหลอมรวมหรือรูกุญแจ)

โครงสร้างจุลภาคแบบแอนไอโซทรอปิก - มักจะเป็นมาร์เทนไซต์แบบแอคคูลาร์หรือเดนไดรต์ของเซลล์ละเอียด โดยมีเกรนเรียงเป็นแนวเรียงตามทิศทางการก่อตัว

หากปราศจาก-การประมวลผลภายหลัง ชิ้นส่วนอาจแสดงคุณสมบัติที่ไม่สอดคล้องกัน อายุความล้าลดลง และความไม่เสถียรของขนาดระหว่างการตัดเฉือนหรือการใช้งาน

การอบชุบด้วยความร้อนประเภทหลักที่ใช้หลังการพิมพ์ SLM

กระบวนการทั่วไป ได้แก่:

การหลอมบรรเทาความเครียด: อุณหภูมิต่ำ-ถึง-ปานกลางเพื่อลดความเค้นตกค้างโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคที่สำคัญ

การบำบัดด้วยความร้อนของสารละลาย + การเสื่อมสภาพ: ละลายเฟสและควบคุมการตกตะกอนเพื่อความสมดุลด้านความแข็งแรง/ความเหนียว

การกดไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP): อุณหภูมิสูง + แรงดันสูง (โดยทั่วไปคืออาร์กอน) เพื่อขจัดความพรุนและปรับปรุงคุณสมบัติความล้า มักใช้ร่วมกับการรักษาอื่นๆ

การหลอมกับการทำให้เป็นมาตรฐาน (การเปรียบเทียบอย่างรวดเร็ว):

การหลอม: การระบายความร้อนช้าลงเพื่อความนุ่มนวล/ความเหนียวและบรรเทาความเครียด

การทำให้เป็นมาตรฐาน: การระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อให้โครงสร้างเกรนละเอียดและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น และมีความแข็งแรงปานกลาง

กระบวนการบำบัดความร้อนเปลี่ยนแปลงไปขึ้นอยู่กับวัสดุหรือไม่?

ใช่ - อย่างมาก ความแตกต่างเกิดจากจุดหลอมเหลว การนำความร้อน พฤติกรรมการเปลี่ยนเฟส และองค์ประกอบอัลลอยด์ แนวทางเดียว-ขนาด-เหมาะกับ-ทั้งหมดล้มเหลว ต้องใช้โปรโตคอลเฉพาะของวัสดุ-

โลหะผสมไทเทเนียม (เช่น Ti-6Al-4V)

Ti-6Al-4V เป็นที่นิยมสำหรับการบินและอวกาศและต้นแบบทางการแพทย์ เนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

กระบวนการทั่วไป: การบรรเทาความเครียด (600–750 องศา ) → HIP เสริม (900–950 องศา , ~100 MPa) → การบำบัดด้วยสารละลาย + การเสื่อมสภาพ (STA) ใช้บรรยากาศสุญญากาศหรืออาร์กอนเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน อุณหภูมิทรานสซัสของเบต้าอยู่ที่ ~995 องศา

การปรับปรุงที่สำคัญ:

ตามที่-สร้างขึ้น: มีความแข็งแรงสูงแต่มีความเหนียวต่ำ (การยืดตัวประมาณ 6–8%) ความเค้นตกค้าง

Post-treatment: Better balance (e.g., UTS ~950–1080 MPa, elongation >10–14%) HIP ปิดรูขุมขนเพื่อชีวิตที่เหนื่อยล้าที่เหนือกว่า

คำตอบสำหรับคำถามทั่วไป: ใช่ โดยทั่วไปแล้ว ไทเทเนียมจำเป็นต้องได้รับการบำบัดความร้อนหลังจากการพิมพ์ 3 มิติสำหรับชิ้นส่วนที่ใช้งานได้ส่วนใหญ่

สแตนเลส (เช่น 316L, 17-4PH)

316L: ออสเตนนิติก มักใช้การบรรเทาความเครียดหรือการอบอ่อนทั้งหมด (900–1,050 องศา ) เพื่อทำให้โครงสร้างจุลภาคเป็นเนื้อเดียวกัน ลดแอนไอโซโทรปี และปรับปรุงความเหนียว/ความต้านทานการกัดกร่อน เนื่องจาก-ชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นนั้นค่อนข้างดีอยู่แล้ว แต่จะได้ประโยชน์จากการหลอมเพื่อความสม่ำเสมอ

17-4PH: การตกตะกอนทำให้แข็งตัว สารละลายอบอ่อน + บ่ม (เช่นสภาพ H900) เพื่อความแข็งแรงและความแข็งสูง การข้ามนำไปสู่คุณสมบัติที่ไม่สอดคล้องกัน

อลูมิเนียมอัลลอยด์ (เช่น AlSi10Mg, Al6061)

จุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่า (ช่วง ~ 600 องศา) ต้องการการควบคุมที่เข้มงวดมากขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือนหรือ-การแก่ชราเกินไป

ทั่วไป: การบำบัดด้วย T6 - สารละลาย (~535 องศา ) + การชุบแข็ง + การแก่ชรา (~158–180 องศา ) ปรับปรุงความต้านทานแรงดึงอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่จัดการเครือข่ายยูเทคติกศรี

ความเสี่ยง: การขึ้นลงอย่างรวดเร็วอาจทำให้เกิดการบิดเบี้ยวได้ ชิ้นส่วนหลัง-T6 มีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แต่อาจแลกกับความเหนียวบางส่วนขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์

นิกเกิล ซูเปอร์อัลลอย (เช่น IN625, IN718)

สำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศและกังหันที่มีอุณหภูมิสูง-

กระบวนการ: บ่อยครั้งหลาย-ขั้นตอน - การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน/สารละลาย (980–1080 องศา +) เพื่อละลายเฟส Laves → การบ่มสองเท่า (เช่น 720 องศา /8 ชม. + 620 องศา /8 ชม. สำหรับ IN718) ซับซ้อนและใช้เวลา-เข้มข้นเนื่องจากการแบ่งแยกตาม-โครงสร้างจุลภาคที่สร้างขึ้น

สิ่งเหล่านี้ให้ความต้านทานการคืบคลานและความล้าที่ดีเยี่ยม แต่ต้องมีการควบคุมที่แม่นยำและรอบเวลาที่ยาวนานขึ้น

เหล็กกล้าเครื่องมือและเหล็กกล้า Maraging (เช่น H13, MS1/18Ni300)

Maraging Steel (18Ni300): การบ่มอย่างง่าย (480–520 องศา , หลายชั่วโมง) ทำให้เกิดความแข็งสูงสุด (~50–54 HRC) และมีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ- (UTS สูงถึง ~1900–2100 MPa) ผ่านการตกตะกอนระหว่างโลหะ โซลูชันการหลอมไม่จำเป็นก่อนอายุ

เหล็กกล้าเครื่องมือ H13: การออสเทนไนซ์ + การชุบ/แบ่งเบาบรรเทา (หรือการแบ่งเบาบรรเทาโดยตรง) เป้าหมาย 45–52 HRC สำหรับแม่พิมพ์และเม็ดมีด การอบชุบด้วยความร้อนจะช่วยลดความเครียดและปรับความแข็งจากความร้อนให้เหมาะสม

เปรียบเทียบ-ต่อ-เปรียบเทียบระหว่าง: ข้อกำหนดในการอบชุบด้วยความร้อนตามวัสดุ

จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณข้ามการรักษาความร้อน?

ผลลัพธ์ที่แท้จริงในโครงการสร้างต้นแบบ

การเปลี่ยนแปลงมิติหรือการบิดงอระหว่างการตัดเฉือน CNC

ความล้าก่อนกำหนดหรือความล้มเหลวเปราะในการทดสอบการทำงาน/โหลด

ตัวอย่าง: ฉากยึดการบินและอวกาศที่ไม่มีการคลายความเค้นแตกระหว่างการทดสอบการสั่นสะเทือนเนื่องจากความเค้นตกค้างที่ไม่ได้ตรวจสอบ

HIP มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญเนื่องจากช่วยลดความพรุนได้อย่างมาก

เมื่อใดที่คุณสามารถข้ามหรือลดความซับซ้อนได้?

ต้นแบบที่ไม่ใช่-โครงสร้างหรือภาพ

วัสดุอย่าง 316L ที่มีปัญหาความเค้นลดลงอย่างเห็นได้ชัด

เมื่อความเร็วเป็นสิ่งสำคัญยิ่งและประสิทธิภาพการทำงานเอื้ออำนวย (ปรึกษากับซัพพลายเออร์ของคุณ)

มาตรฐานอุตสาหกรรมและการรับรอง

ข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญ ได้แก่ ASTM F3301 (กระบวนการโพสต์ความร้อน-สำหรับโลหะ PBF), มาตรฐาน AMS (เช่น AMS 2801 สำหรับไทเทเนียม, ซีรีส์ AMS 2759 สำหรับเหล็กกล้า) และข้อกำหนด ISO/ASTM สำหรับการบินและอวกาศ/การแพทย์

การทำงานร่วมกับผู้ผลิตต้นแบบการพิมพ์ SLM 3D ที่ได้รับการรับรอง ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะปฏิบัติตามข้อกำหนดสำหรับอุตสาหกรรมที่มีการควบคุม (การบินและอวกาศ การแพทย์ ยานยนต์)