เหตุใดการโพสต์-จึงกำหนดคุณภาพขั้นสุดท้ายของชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วย 3 มิติ

1. แก้ไขข้อบกพร่องทางโลหะวิทยา: จาก "หลวมและมีรูพรุน" เป็น "หนาแน่นและไม่มีตำหนิ"
การพิมพ์โลหะ 3D มีข้อบกพร่องที่แท้จริงในระดับเล็กๆ เพราะมันละลายและแข็งตัวอย่างรวดเร็ว

ปัญหาความพรุน: ในกระบวนการ SLM (Selective Laser Melting) ไมโครพอร์สามารถก่อตัวขึ้นภายในชิ้นส่วนได้ หากผงไม่หลอมรวมเต็มที่หรือมีก๊าซติดอยู่ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อความพรุนอยู่ระหว่าง 0.5% ถึง 1% รูขุมขนเหล่านี้จะเป็นสถานที่แรกที่เกิดรอยแตกเมื่อยล้า ซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนแตกหักยากน้อยลงมาก ตัวอย่างเช่น อายุการแตกหักโดยเฉลี่ยของใบพัดกังหันของเครื่องยนต์อากาศยานคือเพียง 13 ชั่วโมงที่ 650 องศา และ 690 MPa หากไม่ผ่านการบำบัด- อย่างไรก็ตาม หลังจากการรักษาด้วยการกดทับด้วยไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP) อายุการแตกหักดีขึ้นเป็น 131 ชั่วโมง ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ
การควบคุมความเค้นตกค้าง: การระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของวัสดุระหว่างการพิมพ์อาจทำให้เกิดความเค้นตกค้างสะสมภายในชิ้นส่วน ซึ่งอาจทำให้โค้งงอ แตกหัก หรือเข้ากันไม่ได้ ตัวอย่างเช่น ความเค้นตกค้างในโลหะผสมไททาเนียม Ti6Al4V อาจสูงกว่าค่าความเค้นครากที่มุม หากไม่อบอ่อน ปรากฏการณ์ "การระเบิดของขอบ" มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในระหว่างการตัดเฉือนครั้งต่อไป การอบอ่อนที่ 800-900 องศาช่วยเพิ่มความเสถียรในการประมวลผลอย่างมาก
ขั้นตอนสำคัญในการประมวลผลหลัง-:

การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP): เมื่อวัสดุถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก (โดยทั่วไปคือระหว่าง 900 ถึง 1200 องศา ) และแรงดันสูงมาก (100 และ 200 MPa) รูภายในของวัสดุจะปิด ซึ่งทำให้วัสดุมีความหนาแน่นเกือบสองเท่า
การหลอมเพื่อบรรเทาความเครียด: ความตึงที่ตกค้างจะถูกระบายออกเพื่อทำให้ขนาดมีเสถียรภาพมากขึ้นโดยการให้ความร้อนและความเย็นรอบการยึดอย่างช้าๆ ตัวอย่างเช่น หลังจากถูกให้ความร้อนถึง 300 องศา ความเค้นตกค้างในชิ้นส่วนโลหะผสมอะลูมิเนียม AlSi10Mg จะลดลง 80% และการเปลี่ยนรูปจะคงอยู่ภายใน 0.1 มม.
2. การปรับปรุงประสิทธิภาพ: จาก "Anisotropy" ไปจนถึง "Balance รอบทิศทาง"
คุณสมบัติการซ้อนชั้นของการพิมพ์ Metal 3D ทำให้คุณสมบัติทางกลแตกต่างกันในทิศทางที่ต่างกัน (anisotropy) โพสต์-การประมวลผลสามารถปรับสมดุลประสิทธิภาพโดยการควบคุมเนื้อเยื่อ:

การปรับแต่งเกรน: ความยืดหยุ่นและความเหนียวของวัสดุสามารถลดลงได้ด้วยผลึกเรียงเป็นแนวหยาบที่เกิดขึ้นเมื่อสารเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วหลังการพิมพ์ การกลั่นเมล็ดพืชและการตกตะกอนของระยะเสริมกำลังสามารถเร่งได้โดยการบำบัดด้วยสารละลาย (เช่น การบำบัดด้วยสารละลาย 1,080 องศาของโลหะผสมอุณหภูมิสูง Inconel 718-) และการบำบัดด้วยการบ่ม (บ่มที่ 550 องศา เป็นเวลา 8 ชั่วโมง) ซึ่งสามารถเพิ่มความต้านทานแรงดึงได้มากกว่า 1300 MPa
การเพิ่มความแข็ง: กระบวนการชุบแข็งจะทำให้วัสดุเย็นลงอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดโครงสร้างมาร์เทนซิติกที่ทำให้พื้นผิวแข็งขึ้นมาก หลังจากการชุบแข็งที่ 1,050 องศา ความแข็งของชิ้นส่วนสแตนเลส 316L จะเปลี่ยนจาก 180HV เป็น 350HV และชิ้นส่วนมีความทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้นสามเท่า
ขั้นตอนสำคัญในการประมวลผลหลัง-:

แพ็คเกจการอบชุบด้วยความร้อน: วิธีการ "การอบอ่อน+สารละลาย+การชราภาพ" แบบกำหนดเองสำหรับวัสดุแต่ละชนิด เช่น "การอบอ่อน 800 องศา+550 ระดับการบ่ม" สำหรับ Ti6Al4V ที่สามารถปรับปรุงทั้งความแข็งแรงและความเหนียวในเวลาเดียวกัน
ด้วยการให้ความร้อนทางเคมีแก่พื้นผิวของชิ้นส่วน เช่น ไนไตรดิงและคาร์บูไรซิ่ง จะทำให้เกิดการเคลือบแข็งที่ทำให้ทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น หลังการบำบัดด้วยไนไตรด์ ความแข็งพื้นผิวของชิ้นส่วนเกียร์อาจเกิน 600HV และชิ้นส่วนมีอายุการใช้งานนานกว่าห้าเท่า
3 การควบคุมความแม่นยำของมิติ: จาก "การขึ้นรูปที่กว้างขวาง" ไปจนถึง "การประกอบที่มีความแม่นยำ"
ผลิตภัณฑ์การพิมพ์ 3 มิติที่เป็นโลหะส่วนใหญ่มีความแม่นยำของมิติที่ ± 0.1 มม. ในตอนแรก ซึ่งทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการในการประกอบที่แม่นยำ อย่างไรก็ตาม การตัดเฉือนสามารถทำให้-การประมวลผลหลังการประมวลผลแม่นยำจนถึงระดับไมโครเมตร

การแก้ไขขนาดที่สำคัญ: ต้องใช้เครื่องจักร CNC เพื่อจัดการพิกัดความเผื่อในตำแหน่งซึ่งรวมถึงการซีล การเชื่อมต่อ และคู่ที่เคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น พื้นผิวจับคู่ของส่วนตัววาล์วไฮดรอลิกจำเป็นต้องตัดเฉือนบนห้าแกนเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของมิติจาก ± 0.05 มม. ถึง ± 0.01 มม.
การถอดโครงสร้างรองรับออก: โครงสร้างรองรับที่เพิ่มเข้ามาในระหว่างการพิมพ์จะทิ้งเครื่องหมายบางอย่างไว้ซึ่งจำเป็นต้องลบอย่างระมัดระวังด้วยเครื่องจักรอิเล็กโทรไลต์หรือการตัดด้วยเลเซอร์ เพื่อให้โครงสร้างหลักไม่เสียหาย
วิธีสำคัญในการดำเนินการหลังจาก:

การตัดเฉือนที่แม่นยำ: ใช้การเจียรที่มีความแม่นยำสูงพิเศษ- การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) และวิธีการอื่นๆ เพื่อให้ได้ระดับความแม่นยำตั้งแต่ IT5 ถึง IT7
การค้นหาและแก้ไขสิ่งต่างๆ ทางออนไลน์: เครื่องวัดพิกัด (CMM) ให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์-เกี่ยวกับความคลาดเคลื่อนของมิติ เพื่อให้สามารถเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การประมวลผลและการผลิตเป็นชุดได้อย่างสม่ำเสมอ
4. คุณภาพพื้นผิวดีขึ้น: จาก "การซ้อนชั้นหยาบ" ไปจนถึง "การสะท้อน-เหมือนความเรียบเนียน"
ความหยาบผิว (Ra) ของการพิมพ์โลหะ 3D โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 8 ถึง 12 μm ซึ่งสูงกว่าการตัดเฉือนแบบดั้งเดิมที่ 0.8 ถึง 3.2 μm อย่างมาก หลังการประมวลผล-สามารถทำให้พื้นผิวเรียบโดยใช้วิธีทางกายภาพและทางเคมี:

ขับเคลื่อนด้วยข้อกำหนดด้านการใช้งาน: ในภาคส่วนอุปกรณ์การแพทย์ ความหยาบของพื้นผิวจะต้องต่ำกว่า Ra<0.8 μ m to keep germs from sticking; in the field of optics, surface roughness must be below Ra<0.1 μ m to meet the need for transmittance.
การป้องกันการกัดกร่อน: พื้นผิวที่ขรุขระสามารถทำให้สารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนซึมเข้าไปได้เร็วขึ้น ดังนั้นจึงต้องขัดหรือชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อสร้างสารเคลือบป้องกันที่หนา ตัวอย่างเช่น หลังจากการขัดเงาด้วยไฟฟ้า ชิ้นส่วนวิศวกรรมทางทะเลสามารถต้านทานการกัดกร่อนของสเปรย์เกลือได้เป็นเวลา 500 ชั่วโมง แทนที่จะเป็นเพียง 24 ชั่วโมง
วิธีการประมวลผลหลังสำคัญ-:

การขัดเงาด้วยกลไก: ค่า Ra จะลดลงเหลือน้อยกว่า 0.4 μ m โดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น การขัดด้วยสายพานทราย และการขัดแบบรีโอโลยีแบบแมกนีโต
การชุบด้วยสารเคมีหรือการชุบด้วยไฟฟ้าจะเพิ่มชั้นโลหะ เช่น นิกเกิลและโครเมียมให้กับพื้นผิวของวัตถุ เพื่อให้ดูดีขึ้นและป้องกันสนิม ตัวอย่างเช่น หลังจากการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมี ความเงางามของการตกแต่งรถบางประเภทจะมากกว่า 90%