Vai termiskās apstrādes process atšķiras atkarībā no materiāla?

Kas ir termiskā apstrāde un kāpēc tā ir svarīga SLM 3D drukāšanā?

Kas notiek metāla daļā SLM drukāšanas laikā?

SLM (Selective Laser Melting) ietver ātrus kausēšanas un sacietēšanas ciklus. Dzesēšanas ātrums var pārsniegt 10^6 grādi/s, radot:

Liels atlikušais stiepes spriegums, kas izraisa deformāciju vai plaisāšanu, noņemot no konstrukcijas plāksnes.

Iekšējā porainība (-trūkst-poru vai atslēgas cauruma).

Anizotropā mikrostruktūra - bieži ir smalki akveida martensīta vai šūnu dendrīti ar kolonnveida graudiem, kas ir saskaņoti ar uzbūves virzienu.

Bez pēc{0}}apstrādes detaļām var būt nekonsekventas īpašības, samazināts noguruma kalpošanas laiks un izmēru nestabilitāte apstrādes vai lietošanas laikā.

Galvenie termiskās apstrādes veidi, ko izmanto pēc SLM drukāšanas

Kopējie procesi ietver:

Sprieguma mazināšanas rūdīšana: zema{0}}līdz-mērena temperatūra, lai samazinātu atlikušos spriegumus bez būtiskām mikrostrukturālām izmaiņām.

Šķīduma termiskā apstrāde + novecošana: izšķīdina fāzes un nodrošina kontrolētu nokrišņu veidošanos, lai panāktu stiprības / elastības līdzsvaru.

Karstā izostatiskā presēšana (HIP): augsta temperatūra + augsts spiediens (parasti argons), lai novērstu porainību un uzlabotu noguruma īpašības. Bieži kombinē ar citām ārstēšanas metodēm.

Rūdīšana un normalizēšana (ātrs salīdzinājums):

Rūdīšana: lēnāka dzesēšana, lai nodrošinātu maigumu/elastību un mazinātu stresu.

Normalizēšana: gaisa dzesēšana vienmērīgākai, izsmalcinātākai graudu struktūrai un mērenai stiprībai.

Vai termiskās apstrādes process mainās atkarībā no materiāla?

Jā - būtiski. Atšķirības izriet no kušanas punktiem, siltumvadītspējas, fāzes transformācijas uzvedības un sakausējuma elementiem. Viena-izmēra-pieeja, kas der-visiem, neizdodas; nepieciešami materiāli-specifiski protokoli.

Titāna sakausējumi (piemēram, Ti-6Al-4V)

Ti-6Al-4V ir populārs kosmosa un medicīnas prototipu ražošanā, pateicoties tā stiprības un svara attiecībai un bioloģiskajai saderībai.

Tipisks process: stresa mazināšana (600–750 grādi) → pēc izvēles HIP (900–950 grādi, ~100 MPa) → šķīduma apstrāde + novecošana (STA). Lai novērstu oksidēšanos, izmantojiet vakuuma vai argona atmosfēru. Beta transus temperatūra ir ~ 995 grādi.

Galvenie uzlabojumi:

Kā-būvēts: augsta izturība, bet zema elastība (~6–8% pagarinājums), atlikušie spriegumi.

Post-treatment: Better balance (e.g., UTS ~950–1080 MPa, elongation >10–14%). HIP aizver poras, nodrošinot izcilu noguruma kalpošanas laiku.

Atbilde uz bieži uzdoto jautājumu: Jā, titānam pēc 3D drukāšanas parasti ir nepieciešama termiskā apstrāde lielākajai daļai funkcionālo daļu.

Nerūsējošais tērauds (piemēram, 316L, 17-4PH)

316L: Austenīts. Bieži izmanto stresa mazināšanu vai pilnīgu atlaidināšanu (900–1050 grādi), lai homogenizētu mikrostruktūru, samazinātu anizotropiju un uzlabotu elastību/korozijas izturību. Kā-uzbūvētās daļas jau ir diezgan labas, taču konsekvenci nodrošina atkausēšana.

17-4PH: nokrišņu sacietēšana. Šķīduma atkvēlināšana + novecošana (piemēram, H900 stāvoklis) augstai izturībai un cietībai. Izlaišana noved pie nekonsekventām īpašībām.

Alumīnija sakausējumi (piemēram, AlSi10Mg, Al6061)

Zemākai kušanas temperatūrai (aptuveni 600 grādu diapazons) ir nepieciešama stingrāka kontrole, lai izvairītos no kropļojumiem vai pārmērīgas novecošanas.

Bieži: T6 apstrāde - šķīduma apstrāde (~535 grādi) + rūdīšana + mākslīga novecošana (~158–180 grādi). Ievērojami uzlabo stiepes izturību, pārvaldot Si eutektisko tīklu.

Risks: straujas rampas var izraisīt deformāciju. Post-T6 daļām ir ievērojams stiprības pieaugums, taču atkarībā no parametriem var būt zināma elastība.

Niķeļa supersakausējumi (piemēram, IN625, IN718)

Ļoti svarīgi augstas{0}}temperatūras kosmosa un turbīnu lietojumiem.

Process: bieži vien vairāku -pakāpju - homogenizācija/šķīdums (980–1080 grādi+), lai izšķīdinātu Laves fāzes → dubultā novecošana (piemēram, 720 grādi /8h + 620 grāds /8h IN718). Sarežģīti un laikietilpīgi{13}}nošķirtības dēļ iebūvētajā mikrostruktūrā.

Tie nodrošina izcilu šļūdes un noguruma izturību, taču tiem ir nepieciešama precīza kontrole un ilgāks cikla laiks.

Instrumentu tērauds un martensīta tērauds (piemēram, H13, MS1/18Ni300)

Martensīta tērauds (18Ni300): vienkārša vecināšana (480–520 grādi, vairākas stundas) nodrošina maksimālo cietību (~50–54 HRC) un īpaši augstu stiprību (UTS līdz ~ 1900–2100 MPa), izmantojot intermetāliskas nogulsnes. Šķīduma atkausēšana nav obligāta pirms novecošanas.

H13 instrumentu tērauds: Austenitizācija + rūdīšana/rūdīšana (vai tieša rūdīšana). Paredzēts 45–52 HRC veidnēm un ieliktņiem. Termiskā apstrāde mazina stresu un optimizē karsto cietību.

Blakus{0}}salīdzinājums{1}}: termiskās apstrādes prasības pēc materiāliem

Kas notiek, ja izlaižat termisko apstrādi?

Reālas sekas prototipu veidošanas projektos

Izmēru izmaiņas vai deformācija CNC apstrādes laikā.

Agrīns nogurums vai trausla kļūme funkcionālajā/slodzes pārbaudē.

Piemērs: aviācijas un kosmosa kronšteins bez sprieguma samazināšanas ieplaisājis vibrācijas pārbaudes laikā nepārbaudītu atlikušo spriegumu dēļ.

HIP ir īpaši vērtīgs kritiskajām daļām, jo ​​tas ievērojami samazina porainību.

Kad varat izlaist vai vienkāršot?

Ne{0}}strukturāli vai vizuāli prototipi.

Materiāli, piemēram, 316L, kam raksturīga zemāka stresa problēma.

Ja ātrums ir vissvarīgākais un veiktspējas rezerves to pieļauj (apspriediet to ar piegādātāju).

Nozares standarti un sertifikāti

Galvenās atsauces ir ASTM F3301 (termiskā pēc{1}apstrāde PBF metāliem), AMS standarti (piemēram, AMS 2801 titānam, AMS 2759 sērija tēraudiem) un ISO/ASTM specifikācijas kosmosa/medicīnas vajadzībām.

Darbs ar sertificētu SLM 3D drukas prototipu ražotāju nodrošina atbilstību regulētajām nozarēm (aviācija, medicīna, automobiļu rūpniecība).