lavorazione cnc · 2021-11-29

Analiza trzech głównych czynników wpływających na wydajność drukowania 3D z metalu

Jako przełomowa technologia, drukowanie 3D z metalu jest szeroko stosowane w przemyśle, w tym w wielu dziedzinach, takich jak lotnictwo, biomedycyna i motoryzacja. Dzięki wytwarzaniu addytywnemu z metalu zwiększa się swoboda projektowania i elastyczność produkcji, a złożona topografia i produkcja na zamówienie mogą być realizowane, co skraca czas wprowadzenia na rynek. Chcąc wydrukować doskonały produkt, proces należy sprawdzić warstwa po warstwie. Redaktor Xianji.com przedstawi trzy czynniki, które wpływają na wydajność drukowania 3D z metalu: surowce, parametry procesu i pozostałości naprężeń termicznych.

Surowce i materiały eksploatacyjne dla trzech głównych elementów wydajności drukowania 3D z metalu

Druk 3D z metalu odbywa się w komorze formującej wypełnionej argonem, w której zawartość tlenu jest mniejsza niż 100 ppm, aby zapewnić, że podczas skanowania laserowego nie powstają tlenki. Ponadto materiały metalowe używane do drukowania 3D mają surowe wymagania pod względem czystości, kulistości, rozkładu wielkości cząstek i zawartości tlenu. Powszechnymi materiałami metalowymi na rynku są obecnie stopy tytanu, stal nierdzewna, stopy kobaltowo-chromowe, stopy na bazie niklu i stopy aluminium. Materiał i grubość podłoża metalowego również decydują o jakości i dokładności drukowanego produktu. Zwiększenie grubości podłoża i podwyższenie temperatury podłoża może znacznie ograniczyć wypaczenie formowanego przedmiotu i poprawić dokładność wymiarową formowanego przedmiotu.

Wpływ parametrów procesu trzech głównych elementów wydajności druku 3D z metalu na wejściową gęstość energii

Każda końcowa część jest wykonana przez topienie warstwa po warstwie. Po stopieniu każdej warstwy platforma opada, a nowy proszek pokrywa warstwę i powtarza powyższy proces. Prawdziwa zasada formowania polega na tym, że laser wprowadza do warstwy proszku pewną gęstość energii, dzięki czemu proszek w skanowanym obszarze osiąga stan stopiony. Gęstość energii otrzymanej przez proszek jest związana z wejściem lasera i parametrami kontrolowanymi podczas procesu spiekania, takimi jak prędkość skanowania, odległość skanowania, moc skanowania, energia lasera tworzą stopiony basen na powierzchni proszku metalowego, oraz stopiony basen wpływa na efekt formowania otaczającego proszku.

Laser skanuje do obszaru formowania, który ma zostać stopiony zgodnie z określoną zasadą i kierunkiem, a ścieżka skanowania jest rozsądnie znormalizowana zgodnie z różnymi materiałami. Podział obszaru skanowania na paski, szachownice itp. może skutecznie uwolnić wewnętrzne naprężenia części, a zaplanowanie każdej warstwy wektora skanowania może zmniejszyć wartość naprężeń generowanych podczas procesu topienia.

Następnie w procesie selektywnego topienia możemy poprawić wydajność produktu końcowego poprzez następujące aspekty. Poniżej znajduje się powiększony widok tego samego materiału w różnych odstępach skanowania. Widzimy, że gdy interwał skanowania rozszerza się do pewnego zakresu, pojawią się bardzo oczywiste defekty wewnętrzne:

Analiza trzech głównych czynników wpływających na wydajność drukowania 3D z metalu

Linia kreskowania (Odstęp kreskowania: odstęp skanowania, który kontroluje odległość między dwiema sąsiednimi równoległymi liniami podczas topienia laserowego.)

Chociaż duża odległość skanowania może znacznie poprawić wydajność formowania, zasięg roztopionego jeziorka jest ograniczony. Jeśli odległość jest zbyt duża, współczynnik nakładania się szerokości okładziny będzie zbyt mały. Jeśli jest poważna, wystąpi efekt pokazany na rysunku 3, powodując wewnętrzne defekty w uformowanej części. . Niewystarczające odstępy między liniami prowadzą do miejscowej akumulacji ciepła i pogłębiają odkształcenia termiczne.

Moc lasera i szybkość skanowania to również podstawowe parametry określające gęstość energii. Jeśli wejściowa gęstość energii jest zbyt mała, proszek metalowy nie będzie spiekany, a topienie nie będzie wystarczające, co spowoduje powstanie pustych przestrzeni pomiędzy spiekanymi warstwami; jeśli wejściowa gęstość energii jest zbyt duża, proszek metalowy zostanie rozpryskiwany z powodu masowego parowania proszku metalowego. , Odkształcenie termiczne spowodowane zbyt wysoką temperaturą spiekania zwiększa sferoidyzację powierzchni i sprawia, że ​​powierzchnia staje się nierówna.

Miejsce nie może być zbyt duże. Przy tej samej gęstości energii, wraz ze wzrostem średnicy plamki, energia jest skoncentrowana na górnej powierzchni. Proszek pod każdą warstwą nie może być skutecznie stopiony pod wpływem jeziorka roztopionego laserem, co bezpośrednio wpływa na jakość detali. Zmniejsza się wytrzymałość części na rozciąganie w kierunku pionowym i jest ona bardziej podatna na pęknięcia. Podsumowując, aby uzyskać idealny efekt druku, należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Tylko poprzez ciągłe badanie bardziej odpowiednich procesów możemy zapewnić najlepsze rozwiązania w zakresie drukowania 3D z metalu i dalej rozwijać technologię wytwarzania przyrostowego w różnych zaawansowanych dziedzinach produkcji.

Resztkowe naprężenie termiczne trzech głównych elementów wydajności drukowania 3D z metalu:

Obecnie branża druku 3D z metalu rozwija się bardzo szybko i jest stopniowo stosowana we wszystkich dziedzinach życia: lotnictwie, motoryzacji, medycynie i tak dalej. Jego zaletą jest to, że może osiągnąć lekki i spersonalizowany projekt części oraz może rozwiązać niektóre problemy techniczne, których nie można rozwiązać tradycyjnymi metodami przetwarzania i produkcji. Jednak z technicznego punktu widzenia w procesie druku 3D jest wiele problemów, które sprawiają, że nasz projekt nie jest zgodny z oczekiwaniami. Jednym z problemów związanych z wydrukiem jest naprężenie szczątkowe.

Naprężenie szczątkowe jest nieuniknionym produktem szybkiego nagrzewania i chłodzenia, które jest nieodłączną cechą procesu topienia proszku laserowego. Gdy proszek jest spiekany za pomocą napromieniowania laserowego, proszek metalowy staje się w stanie stopionym, a po utworzeniu stopionego jeziorka szybko zamarza i zestala się. W tym czasie różnica temperatur pomiędzy podłożem a powierzchnią formowanego przedmiotu powoduje naprężenie powierzchni formowanego przedmiotu. Odkształcenie powoduje wypaczenie i przesunięcie powierzchni obiektu modelowania, co powoduje pęknięcia na powierzchni obiektu modelowania. Dlatego w procesie drukowania 3D z metalu, jeśli nie działasz ze szczególną ostrożnością, powierzchnia modelowanego obiektu prawdopodobnie ulegnie wypaczeniu i przemieszczeniu. Im większy rozmiar wypraski, tym większe naprężenie szczątkowe i poważniejsze zjawisko.

Schemat mechanizmu generowania naprężeń termicznych

Laser topi metal na wierzchu stałego podłoża, tworząc nową stopioną kałużę (po lewej). Stopiony basen porusza się wzdłuż wektora skanującego i topi proszek, a następnie poprzez przeniesienie ciepła do stałego metalu poniżej stopiony proszek zaczyna stygnąć. Po zestaleniu schłodzony metal kurczy się i powstaje naprężenie skurczowe pomiędzy warstwą metalu a następną warstwą (po prawej).

Stres szczątkowy jest destrukcyjny. Gdy dodamy kolejną warstwę obróbkową na wierzch kolejnej warstwy obróbkowej, powstają i kumulują się naprężenia, które mogą powodować odkształcenie części, której krawędź można zwinąć, a następnie oddzielić od podpory. Dolna powierzchnia części jest większa i pasuje do podłoża. , Krawędź części zostanie oddzielona od płyty podstawy. W bardziej ekstremalnych przypadkach naprężenie może przekroczyć wytrzymałość części, powodując destrukcyjne pękanie części lub deformację podłoża.

Sytuacje te zwykle pojawiają się w częściach o większych przekrojach, ponieważ przekrój jest zbyt duży, a szczątkowe naprężenie termiczne jest zbyt duże, co powoduje poważne odkształcenia lub pękanie części.

W takiej sytuacji w pierwszej kolejności należy wziąć pod uwagę problem naprężeń podczas projektowania i starać się unikać nieprzerwanego spiekania na dużej powierzchni, aby zmniejszyć stopień odkształcenia części. Wybierz grubsze podłoże, aby wzmocnić wytrzymałość strukturalną obszaru koncentracji naprężeń, aby zmniejszyć stopień pękania części.

Innym problemem jest to, że gdy formowany przedmiot jest oddzielany od podłoża, szczątkowe naprężenie wewnętrzne w formowanym przedmiocie jest uwalniane, co spowoduje znaczne wypaczenie formowanego przedmiotu. Dlatego należy przeprowadzić obróbkę cieplną w celu uwolnienia naprężeń wewnętrznych, a następnie oddzielić ją od podłoża. Jednak gdy objętość obiektu modelowania jest duża lub struktura obiektu modelowanego jest podatna na naprężenia szczątkowe, metoda obróbki cieplnej czasami nie może rozwiązać problemu. Jeśli chodzi o metodę rozwiązywania naprężeń szczątkowych, technicy w przyszłości przeprowadzą analizę symulacji naprężeń termicznych, kontrolują kształt uformowanego przedmiotu, w którym występuje naprężenie szczątkowe, oraz wdrożą lokalną kawitację i niską gęstość uformowanego przedmiotu w celu zmniejszenia naprężeń wewnętrznych.

Możemy również zredukować naprężenia szczątkowe na detalu poprzez zmianę metody skanowania laserowego oraz obracać kierunek wektora skanowania przy przechodzeniu z jednej warstwy obróbki do kolejnej warstwy obróbki, tak aby naprężenia nie były skoncentrowane na tej samej płaszczyźnie . Każda warstwa jest zwykle obracana o odpowiedni kąt, aby zapewnić całkowite powtórzenie kierunku skanowania po obróbce wielu warstw i ostatecznie, aby zapewnić równomierny rozkład naprężeń.

Powyżej pokrótce przedstawiono problem naprężeń spowodowanych wewnętrznymi naprężeniami w druku 3D z metalu oraz środki zaradcze. Zwiększenie grubości podłoża i zmniejszenie temperatury podłoża może znacznie ograniczyć wypaczenie formowanego przedmiotu i poprawić dokładność wymiarową formowanego przedmiotu.

Link do tego artykułu: Analiza trzech głównych czynników wpływających na wydajność drukowania 3D z metalu

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Analiza trzech głównych czynników wpływających na wydajność drukowania 3D z metaluMetalowa blacha, beryl, stal węglowa, magnez, 3D drukowanie, precyzja Obróbka CNC usługi dla przemysłu ciężkiego, budowlanego, rolniczego i hydraulicznego. Nadaje się do tworzyw sztucznych i rzadkich obróbka stopów. Może toczyć części o średnicy do 15.7 cala. Procesy obejmują obróbka szwajcarskaprzeciąganie, toczenie, frezowanie, wytaczanie i gwintowanie. Zapewnia również polerowanie metali, malowanie, szlifowanie powierzchni i wał usługi prostowania. Zakres produkcji wynosi do 50,000 XNUMX sztuk. Nadaje się do śrub, złączy, Łożyskopompa, biegobudowa skrzyniowa, suszarka bębnowa i podajnik obrotowy zawór Applications.PTJ opracuje strategię z Tobą, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel, Zapraszamy do kontaktu z nami ( [email protected] ) bezpośrednio do nowego projektu.