Kādas ir HIP apstrādes priekšrocības{0}}metāla 3D drukas pēcapstrādē?

1. Atbrīvošanās no iekšējiem trūkumiem: pāreja no "porainības" uz "nulles defektu"
Nelīdzsvarota sacietēšana, ko rada ātra dzesēšana, metāla 3D drukāšanas laikā var izveidot sīkus caurumus. No otras puses, izjaucot atbalsta konstrukcijas vai pilnībā neizkausējot pulveri, var rasties makroskopiska saraušanās. Šo defektu dēļ var rasties plaisas, kas ievērojami saīsina detaļu noguruma kalpošanas laiku. HIP tehnoloģija novērš defektus, izmantojot šādas metodes:
Poru aizvēršana un metālu savienošana
Kad metāla materiālus karsē līdz augstai temperatūrai (parasti 0,5 līdz 0,8 reizes pārsniedz materiāla kušanas temperatūru) un pakļauj lielu spiedienu (100 līdz 200 MPa), tie kļūst ļoti elastīgi. Gāzes spiediens liek metālam ap porām mainīt formu, saskaroties vienam ar otru un veidojot metalurģiskas saites. Tādējādi poru apjoms samazinās, līdz tas izzūd. Piemēram, pēc HIP apstrādes IN718 augstas temperatūras sakausējuma porainība, kas ražota, izmantojot SLM tehniku, palielinājās no 0,8% līdz 0,02%, padarot to par 99,99% blīvu, un tas ir nepieciešams aviācijas un kosmosa nozarei, lai nodrošinātu materiālu uzticamību.
Mikroplaisu dzīšana
Termiskais spriegums metāla 3D drukāšanā var izraisīt mikroplaisas. HIP apstrādes augstā -temperatūras atlaidināšanas darbība novērš atlikušo spriegumu, un augsta-spiediena vide liek lūzuma galam plastiski saliekties, kas aizver plaisu un veido stabilu graudu robežstruktūru. Eksperimentālie dati liecina, ka HIP apstrāde var samazināt 316L nerūsējošā tērauda plaisu blīvumu par 90% un uzlabot izturību pret lūzumiem par 30%.
Graudu attīrīšana un mikrostruktūras viendabīgāka padarīšana
HIP augstās temperatūras-temperatūras process ir tāds pats kā atkvēlināšanas process, kas var atbrīvoties no nepietiekami atdzesētas struktūras vai metastabilās fāzes, kas veidojas, SLM ātri atdziest. Piemēram, pēc HIP apstrādes Ti6Al4V sakausējuma rupjie kolonnveida kristāli pārvēršas smalkos līdzsvarotos kristālos, un graudu izmērs mainās no 50 μm līdz 10 μm. Tas padara materiālu daudz elastīgāku un izturīgāku pret nogurumu.
2. Uzlabot mehānisko veiktspēju: atrast pareizo līdzsvaru starp izturību un stingrību
HIP apstrādei ir divas ietekmes uz metāla 3D drukāto detaļu mehāniskajām īpašībām:
Spēks un plastiskums labāk sader kopā.
Materiāla izturība pēc HIP apstrādes var nedaudz samazināties (parasti par 5% līdz 15%), bet tā plastiskuma rādītāji, piemēram, pagarinājums, ievērojami palielinās. Piemēram, pēc HIP apstrādes AlSi10Mg alumīnija sakausējuma stiepes izturība, kas ražota ar SLM tehniku, samazinājās no 420 MPa līdz 380 MPa, bet pagarinājums palielinājās no 8% līdz 15%, kas ir labs vieglajām automašīnu konstrukciju daļām.
Ievērojams noguruma izturības veiktspējas uzlabojums
Galvenais noguruma plaisu augšanas iemesls ir iekšējie trūkumi. Atbrīvojoties no porām un mikroplaisām, HIP apstrāde ievērojami palielina detaļu noguruma kalpošanas laiku. Piemēram, IN718 sakausējuma, kas apstrādāts ar HIP 650 grādi un 690 MPa, noguruma kalpošanas laiks augstā temperatūrā no 50 stundām bez apstrādes līdz 173 stundām. Tas atbilst GE lidmašīnu dzinēju kalpošanas laika prasībām attiecībā uz būtiskām daļām.
Anizotropā noņemšana
Metāla 3D drukas starpslāņu savienošanas īpašības var izraisīt mehānisko īpašību atšķirību dažādos virzienos. Materiāls darbojas vienādi visos virzienos, kad to apstrādā ar HIP, kas izmanto 360 grādu vienmērīgu spiedienu. Piemēram, radiālās un aksiālās berzes koeficientu atšķirība starp silīcija nitrīda keramikas bumbiņām, kas apstrādātas ar HIP, ir mazāka par 5%, kas ir daudz labāka nekā standarta saķepināšanas metodes.
3. Lietojumprogrammu jomas paplašināšana: pārejot no “Pieejams” uz “Uzticams”.
HIP apstrāde palīdz tehniskajā pusē izmantot metāla 3D drukas tehnoloģiju plašā mērogā jomās, kur tā ir ļoti pieprasīta.

Turbīnu lāpstiņām, sadegšanas kamerām un citām gaisa kuģa dzinēja daļām jāspēj darboties situācijās ar augstu temperatūru, augstu spiedienu un lielu stresu. HIP apstrāde var atbrīvoties no termiskā stresa plaisām, kas rodas, kad SLM process atdziest pārāk ātri, un tā var arī uzlabot materiālu slīdēšanu augstā-temperatūrā. Piemēram, Rolls Royce izmanto ar HIP-apstrādātu niķeļa- bāzes augstas{5}}temperatūras sakausējuma turbīnu diskus, kas darba temperatūru paaugstina no 1200 līdz 1400 grādiem pēc Celsija un vilces -līdz -svara attiecību par 20%.
Medicīnisko implantu joma
Ortopēdiskajiem implantiem jābūt stipriem un drošiem ķermenim. HIP apstrāde var atbrīvoties no alfa fāzes segregācijas Ti6Al4V sakausējumā, samazināt metāla jonu noplūdes iespējamību un pagarināt materiāla kalpošanas laiku stresa apstākļos. Klīniskie pierādījumi liecina, ka HIP pakļauto gūžas implantu atteices līmenis pēc desmit gadiem ir samazinājies no 3% līdz 0,5%.
Enerģētikas un kuģniecības nozare
Tādām daļām kā kodolreaktora spiedtvertnes un dziļūdens{0}}sensoru korpusi ir jāspēj izturēt ļoti skarbos apstākļos. Ar HIP-apstrādātā cirkonija oksīda keramika spēj izturēt augstu spiedienu 110 MPa dziļjūrā, un ar silīcija karbīda-pārklājumu degvielas elements var palikt stabils augstā temperatūrā līdz 1200 grādiem. Šie materiāli ir ļoti svarīgi ceturtās paaudzes kodolenerģijas tehnoloģijām.