ปัญหาพื้นผิวใดบ้างที่การพ่นทรายสามารถแก้ไขได้จริงกับชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติ

ลูกค้าได้รับชิ้นส่วนสแตนเลส SLM โดยคาดหวังว่าจะได้รูปลักษณ์โลหะที่สะอาดและเป็นมืออาชีพ แต่พื้นผิวกลับหยาบเหมือนกระดาษทราย โดยมีเส้นชั้นที่มองเห็นได้และอนุภาคผงกระจัดกระจาย ลูกค้าอีกรายได้รับแจ้งว่า "การพ่นทรายจะแก้ไขได้" แต่กลับพบว่ามีปัญหาบางอย่างยังคงอยู่ ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงใหม่และการส่งมอบล่าช้า

การพ่นทรายเป็นหนึ่งในวิธีการรักษาพื้นผิวที่แนะนำบ่อยที่สุดสำหรับชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วย 3D - แต่ก็เป็นหนึ่งในวิธีการที่ถูกเข้าใจผิดมากที่สุดเช่นกัน แก้ไขปัญหาพื้นผิวของคุณได้จริงหรือ? อย่างสมบูรณ์? หรือเพียงบางส่วน? และมีปัญหาอะไรที่อาจทำให้แย่ลงจริง ๆ หรือไม่?

เหตุใดชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติจึงจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงพื้นผิวอยู่เสมอ

ความจริงอันโหดร้ายของ-พื้นผิวโลหะที่สร้างขึ้น

เนื่องจาก-พื้นผิวที่สร้างขึ้นจาก SLM/DMLS โดยทั่วไปจะมีค่า Ra อยู่ที่ 6–20 µm ในขณะที่ชิ้นส่วน EBM มักจะสูงถึง 20–35 µm ปัญหาทั่วไป ได้แก่ เส้นชั้นที่โดดเด่น (ลักษณะพิเศษของบันได) อนุภาคผงที่ละลายบางส่วนติดอยู่กับพื้นผิว รอยเชื่อมกระเด็น เศษโครงสร้างรองรับ และการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิว

จากประสบการณ์การผลิตของเราที่สนับสนุนโครงการหลายร้อยโครงการ ปัญหาเหล่านี้ทำให้-ชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นไม่เหมาะสำหรับการใช้งานเชิงฟังก์ชันหรือสุนทรียภาพส่วนใหญ่โดยไม่มีตัวเลือกการรักษาพื้นผิวการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเพิ่มเติม

ปัญหาพื้นผิวไม่เหมือนกันทั้งหมดและไม่ได้แก้ไขด้วยวิธีเดียวกันทั้งหมด

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยคือการรักษาเพียงครั้งเดียวสามารถแก้ปัญหาได้ทุกอย่าง ปัญหาพื้นผิวแบ่งออกเป็นหมวดหมู่: ปัญหามหภาค (เส้นชั้น เครื่องหมายรองรับ) ปัญหาย่อย (การยึดเกาะของผง การกระเด็น) ปัญหาทางเคมี (ออกซิเดชัน) และปัญหาทางกล (ความเค้นตกค้าง)

การพ่นทรายทำได้ดีเยี่ยมในปัญหาบางอย่าง แต่ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาแบบสากล

ตำแหน่งที่การพ่นทรายพอดีในโพสต์-กล่องเครื่องมือในการประมวลผล

การพ่นทรายทำหน้าที่เป็น "ขั้นตอนแรก-ที่ทำความสะอาดและทำให้สม่ำเสมอ" ในขั้นตอนการทำงานส่วนใหญ่ เป็นเลิศในการเตรียมพื้นผิวแต่ไม่ใช่ขั้นตอนสุดท้ายสำหรับ-ความแม่นยำสูงหรือการใช้งานทางการแพทย์

ตารางที่ 1: เนื่องจาก-ปัญหา Surface ที่สร้างขึ้นและโพสต์ใด-วิธีการประมวลผลที่จัดการปัญหาเหล่านั้น

การเป่าด้วยทรายคืออะไร

หลักการพื้นฐาน (เป็นภาษาอังกฤษธรรมดา)

การพ่นทรายจะขับเคลื่อนสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนด้วยความเร็วสูงลงบนพื้นผิวชิ้นส่วนโดยใช้อากาศอัด การกระแทกจะขจัดอนุภาคที่หลุดร่อน ปรับความไม่สม่ำเสมอให้เรียบ และสร้างพื้นผิวที่สม่ำเสมอ พารามิเตอร์หลัก ได้แก่ ประเภทสื่อ ขนาดอนุภาค ความดัน (0.2–0.8 MPa) มุม และระยะห่าง

Bead Blasting vs. Shot Blasting vs. Grit Blasting ความแตกต่างคืออะไร?

การพ่นลูกปัดแก้ว: เม็ดบีดทรงกลมสำหรับผิวด้านที่อ่อนโยนและสม่ำเสมอ ที่พบบ่อยที่สุดเพื่อความแม่นยำวัสดุการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ.

Steel Shot Blasting: เอฟเฟกต์การขัดที่แข็งแกร่งขึ้น เพิ่มความเค้นแรงอัด

การพ่นทรายกรวด (อะลูมิเนียมออกไซด์/ซิลิคอน คาร์ไบด์): ตัวกลางเชิงมุมเพื่อการทำความสะอาดเชิงรุก

สำหรับชิ้นส่วน SLM ส่วนใหญ่ การพ่นด้วยลูกปัดแก้วจะสร้างความสมดุลที่ดีที่สุด

พารามิเตอร์หลักที่กำหนดผลลัพธ์สุดท้าย

สื่อที่ละเอียดกว่าและแรงกดที่ต่ำลงทำให้ได้ผลลัพธ์ที่นุ่มนวลยิ่งขึ้น การตั้งค่าที่รุนแรงเกินไปอาจสร้างความเสียหายให้กับผนังบางหรือฝังสารปนเปื้อนได้

ตารางที่ 2: ประเภทสื่อพ่นทราย

ปัญหาพื้นผิวการพ่นทรายสามารถแก้ไขได้

ปัญหา #1 - การยึดเกาะของอนุภาคผง (ปัญหาที่พบบ่อยที่สุด)

อนุภาคผงที่ไม่ละลายจะเผาผนึกกับพื้นผิว การพ่นทรายสามารถขจัดสิ่งเหล่านี้ได้ถึง 95%+ ช่วยให้ความสะอาดดีขึ้นอย่างมาก ในโครงการต้นแบบทางการแพทย์โครงการหนึ่งที่เราสนับสนุน ขั้นตอนนี้จะกำจัดอนุภาคที่มองเห็นได้ซึ่งอาจไม่ผ่านการตรวจสอบความสะอาด

ปัญหา #2 - รอยกระเด็นจากการเชื่อมและข้อบกพร่องของลูกบอล

ความไม่แน่นอนของเลเซอร์ทำให้เกิดเม็ดบีดโปรยลงมา การระเบิดของลูกปัดแก้วช่วยขจัดเศษที่หลุดร่อนส่วนใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปัญหา #3 - เส้นชั้นที่มองเห็นได้และผลกระทบของบันได

การพ่นทรายจะช่วยลดความโดดเด่นในการมองเห็นของเส้นเลเยอร์ได้ 60–70% และปรับปรุง Ra ขึ้น 40–50% แต่ไม่สามารถกำจัดรูปทรงเรขาคณิตที่ซ่อนอยู่ได้

ปัญหา #4 - การเกิดออกซิเดชันและการเปลี่ยนสีของพื้นผิว

มีประสิทธิภาพในการออกซิเดชั่นเล็กน้อยบนไทเทเนียมและสแตนเลส จะต้องตามด้วยทู่

ปัญหา #5 - รูปลักษณ์ด้านที่ไม่สม่ำเสมอ-และพื้นผิวไม่สอดคล้องกัน

การพ่นทรายเป็นเลิศในการสร้างพื้นผิวที่สม่ำเสมอทั่วทั้งชุด โดยลดความแปรผันของ Ra ลงเหลือ ±0.8 µm

สิ่งที่การพ่นทรายไม่สามารถแก้ไขได้

ไม่สามารถบรรลุความคลาดเคลื่อนของมิติที่แคบหรือการขัดเงาแบบกระจกได้

Ra ของการพ่นทรายโดยทั่วไป-คือ 1.5–6 µm พื้นผิวกระจก (Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1 µm) ต้องใช้การขัดเงาเชิงกล + การขัดเงาด้วยไฟฟ้า

ไม่สามารถแก้ไขการบิดเบี้ยวหรือการเสียรูปของมิติได้

การพ่นทรายเป็นเพียงกระบวนการพื้นผิวเท่านั้น การบิดงอต้องใช้ความร้อนหรือ HIP

ไม่สามารถขจัดความพรุนภายในได้

ความพรุนเป็นข้อบกพร่องภายใน HIP เท่านั้นที่อยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

มันอาจทำให้เกิดปัญหาได้จริงหากทำผิด

ความเสี่ยงรวมถึงการเสียรูปของผนังบาง- (โดยเฉพาะ<1.0 mm walls), iron contamination on titanium, or uneven results on complex geometries. In one case we observed, excessive pressure on thin aluminum walls caused visible distortion.

เนื้อหา-โดย-คู่มือเนื้อหา

เหล็กกล้าไร้สนิม (316L, 17-4PH) - ให้อภัยได้มากที่สุด

ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมด้วยลูกแก้ว ต้องตามด้วยทู่ตาม ASTM A967

ไทเทเนียม (Ti-6Al-4V) - ใช้งานด้วยความระมัดระวัง

ใช้สื่อที่ไม่ใช่เหล็ก-เท่านั้น ห้ามใช้เหล็กกล้าช็อตเนื่องจากมีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของเหล็กที่อาจส่งผลต่อความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

อะลูมิเนียม (AlSi10Mg) - รวดเร็วแต่มีความเสี่ยง

ต้องใช้แรงดันต่ำมากเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูป มักตามด้วยอโนไดซ์

ซูเปอร์อัลลอยอินโคเนลและนิกเกิล - มีความแข็งสูง มีความต้องการสูง

ต้องใช้สื่อที่แข็งกว่าแต่ได้พื้นผิวที่ทนทานสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง-

การพ่นทรายกับวิธีการรักษาพื้นผิวอื่นๆ

การพ่นทรายกับการขัดเงาด้วยไฟฟ้า

การพ่นทรายเป็นการเตรียมพื้นผิว การขัดเงาด้วยไฟฟ้าจะทำให้มีความมันเงาสูงและมีความคงทน การพ่นทรายก่อน-ช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของการขัดเงาด้วยไฟฟ้าขั้นสุดท้ายประมาณ ~30%

การพ่นทรายกับการขัดด้วยกลไก

การพ่นทรายทำได้เร็วกว่าสำหรับการเตรียมแบบสม่ำเสมอ การขัดเงาแบบกลไกทำให้ได้ค่า Ra และผิวกระจกที่ต่ำกว่า

อุตสาหกรรม-การใช้งานเฉพาะและข้อกำหนดสำหรับการพ่นทราย

การเตรียมพื้นผิวการบินและอวกาศก่อนการเคลือบและการตรวจสอบ

ใช้สำหรับการยึดเกาะของการเคลือบและการเตรียม FPI ภายใต้การควบคุม NADCAP ที่เข้มงวด

พื้นผิวที่ควบคุมโดยอุปกรณ์การแพทย์เพื่อความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

ความหยาบที่ควบคุมได้ส่งเสริมการรวมตัวของกระดูกในรากฟันเทียม (เป้าหมาย Ra 1.0–3.0 µm)

การตอบสนองอย่างรวดเร็วของยานยนต์สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของต้นแบบ

การรวมพื้นผิวอย่างรวดเร็วสำหรับต้นแบบและการเตรียมการเคลือบ

สิ่งที่คาดหวังในแง่ของต้นทุนและระยะเวลารอคอยสำหรับการพ่นทราย

สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก การพ่นทรายโดยทั่วไปจะมีราคา 8–30 ดอลลาร์ต่อชิ้น และเพิ่มอีก 0.5–2 วัน ขั้นตอนนี้เป็นหนึ่งในขั้นตอนที่คุ้มค่าที่สุด-เมื่อใช้อย่างถูกต้องโดยเป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนการทำงานที่กว้างขึ้น

ติดต่อได้เลย

การพ่นทรายเป็นขั้นตอนแรกที่มีความอเนกประสงค์และคุ้มค่า-ในการเตรียมพื้นผิวด้วยการพิมพ์โลหะ 3 มิติ ซึ่งเชี่ยวชาญด้านการทำความสะอาด การทำให้สม่ำเสมอ และการเตรียมพื้นผิว ช่วยขจัดการยึดเกาะและการกระเด็นของผงได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ไม่สามารถให้ผลลัพธ์เหมือนกระจก แก้ไขการบิดเบี้ยว หรือแก้ไขข้อบกพร่องภายในได้

สำหรับโปรเจ็กต์ถัดไปของคุณที่เกี่ยวข้องกับวัสดุการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ โปรดส่งไฟล์และข้อกำหนดด้านพื้นผิวเพื่อรับการตรวจสอบ DFM ฟรี ทีมงานของเราจะแนะนำการผสมผสานที่เหมาะสมระหว่างการพ่นทรายและการบำบัดเสริมเพื่อให้ได้คุณภาพพื้นผิวที่คุณต้องการ

อ้างอิง

MarketsandMarkets 2024: ขนาดตลาดการรักษาพื้นผิวอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและการคาดการณ์ถึงปี 2028

รายงานของ Wohlers ปี 2023: การใช้การตรวจสอบย้อนกลับแบบดิจิทัลในการบำบัดพื้นผิวโลหะ AM

ASTM A967: มาตรฐานการทู่ด้วยสารเคมีสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม

ASTM F86: มาตรฐานการรักษาพื้นผิวสำหรับการปลูกถ่ายศัลยกรรมที่เป็นโลหะ

AMS 2430: มาตรฐานการขัดผิวด้วยการเจาะสำหรับส่วนประกอบการบินและอวกาศ

เอกสารข้อมูลทางเทคนิคของ EOS GmbH: ตามที่-สร้างค่าความหยาบของพื้นผิวตามวัสดุและกระบวนการ

ASM International - คู่มือวิศวกรรมพื้นผิว