Vai pēc{0}}apstrāde ietekmēs metāla 3D drukāto detaļu izmēru precizitāti?

一, Saikne starp pēc{0}}apstrādes metodēm un izmēru precizitāti
Metāla 3D drukāšanai ir trīs galvenie pēc{0}apstrādes veidi: mehāniskā apstrāde, termiskā apstrāde un virsmas apstrāde. Veids, kā dažādas metodes ietekmē izmēru precizitāti, ir ļoti atšķirīgs.

1. Mehāniskā apstrāde: abpusēji{1}}griezīgs zobens, lai padarītu lietas precīzākas
Vienkāršākais veids, kā novērst izmēru neatbilstības, ir mehāniska apstrāde, piemēram, CNC frēzēšana, slīpēšana un elektriskās izlādes apstrāde. Piemēram, pēc konkrēta lidmašīnas dzinēja turbīnas diska izdrukāšanas piecu-asu savienojuma frēzēšana samazināja apaļuma kļūdu no 0,1 mm līdz 0,02 mm un uzlaboja virsmas raupjumu Ra no 6,3 μm līdz 1,6 μm. Tomēr, lai uzlabotu apstrādes precizitāti, jums ir jāspēj ļoti rūpīgi kontrolēt iekārtas veiktspēju un procesa parametrus. Piemēram, ja griešanas dziļums ir pārāk dziļš vai padeve ir pārāk liela, detaļas var termiski deformēties. Ja instrumenta nodilums netiek nomainīts laikā, tas var izraisīt apstrādes kļūdas. Piemēram, viens uzņēmums savlaicīgi nenomainīja slīpripu, kā rezultātā uz titāna sakausējuma detaļu partijas virsmas parādījās viļņi. Metāllūžņu likme galu galā bija 15%.

2. Termiskā apstrāde: cīņa starp stresa atbrīvošanu un izmēra izmaiņām
Termiskā apstrāde, kas ietver atkausēšanu, rūdīšanu un apstrādi ar šķīdumu, maina materiāla mikrostruktūru, lai atbrīvotos no atlikušā sprieguma. Tomēr tas var ietekmēt arī materiāla izmēru. Piemēram, pēc cietā šķīduma un novecošanas apstrādes IN718 augstas temperatūras sakausējuma vidējais lūzuma laiks pie 650 grādiem palielinājās līdz 173 stundām. Tomēr vertikālā izmēra saraušanās ātrums bija 0, 3%, bet horizontālās dimensijas saraušanās ātrums bija 0, 15%. Šī nevienmērīgā saraušanās ir jāregulē vai nu ar konstrukcijas kompensāciju (piemēram, atstājot 0,5 mm apstrādes rezervi), vai procesa optimizāciju (piemēram, pakāpenisku dzēšanu). Uzņēmums, kas ražo medicīniskos implantus, uzlaboja termiskās apstrādes procesa parametrus tā, ka 3D drukātās porainās titāna sakausējuma protēzes izmērs atšķiras tikai par ± 0,05 mm, kas atbilst klīnisko implantu precizitātes standartiem.

3. Virsmas apstrāde: līdzsvara atrašana starp mikro un makro izmēra maiņu.
Virsmas apstrādes (piemēram, smilšu strūklas, pulēšanas vai ķīmiskās pulēšanas) mērķis ir padarīt virsmu labāku, taču tā var arī mainīt izmēru par dažiem mikrometriem. Piemēram, uzņēmums, kas ražo automašīnu detaļas, izmanto ķīmisko pulēšanu, lai 3D drukātu alumīnija sakausējuma ar ūdeni dzesējamās uzmavas. Tas padara virsmu mazāk raupju, sākot no 12 μm līdz 0,8 μm, bet tas arī samazina iekšējā dobuma diametru par 0,02 mm, jo ​​materiāls izšķīst. Uzņēmums izmanto kombinēto procesu "mehāniskā pulēšana + ķīmiskā pulēšana", lai līdzsvarotu virsmas kvalitāti un izmēru precizitāti. Pirmkārt, mehāniskā pulēšana novērš lielus defektus, un pēc tam ķīmiskā pulēšana maina virsmu nanomērogā. Tas saglabā izmēru pielaidi ± 0,01 mm robežās.

2, procesa parametru kontrole: vissvarīgākā daļa, lai nodrošinātu precizitāti
Lai pārliecinātos, ka izmēri ir pareizi, jums ir jāspēj precīzi kontrolēt pēc{0}}apstrādes procedūras parametrus. Elektroķīmiskā apstrāde (ECM) var sasniegt sub-mikronu precizitāti, elektroķīmiskos procesos izšķīdinot materiālus slāni pa slānim. Tomēr tādiem parametriem kā elektrodu sprauga, elektrolīta koncentrācija un impulsa frekvence ir stingri jāsaskaņo:

Elektrodu sprauga: pārāk maza sprauga var viegli izraisīt īssavienojumu, un pārāk liela atstarpe var padarīt apstrādi mazāk efektīvu. Uzmanot elektrodu atstarpi reāllaikā (regulēta 10–50 μm), kāds uzņēmums ir palielinājis 3D drukāto niķeļa- sakausējuma turbīnu lāpstiņu apstrādes precizitāti līdz ± 0,005 mm.
Elektrolītu koncentrācija: ja koncentrācija ir pārāk augsta, tā var paātrināt materiālu izšķīšanu, kas var izraisīt izmēra izmaiņas. Ja koncentrācija ir pārāk zema, tas var radīt nevienmērīgu apstrādi. Pētnieku grupa uzlaboja elektrolīta formulu (saglabājot NaCl koncentrāciju no 15% līdz 20%), lai 3D drukāto titāna sakausējuma komponentu virsmas raupjums būtu no 3,2 μm līdz 0,4 μm, vienlaikus saglabājot izmēra izmaiņas ± 0,01 mm robežās.
Impulsu frekvence: augstas{0}}frekvences impulsi var samazināt apstrādes siltuma ietekmi, taču tie var arī radīt vibrāciju. Savukārt zemas-frekvences impulsi apstrādi padara mazāk efektīvu. Noteikts uzņēmums izmanto 10 kHz impulsu frekvenci, lai apstrādātu 3D drukātus nerūsējošā tērauda izstrādājumus. Tas nodrošina, ka ražošana ir efektīva un izmēri ir precīzi ± 0,008 mm.
3. Izstrādājiet kompensācijas stratēģiju: "uz priekšu-skatošs" izkārtojums precīzai kontrolei
Projektēšanas posmā ir jāatlicina noteikta naudas summa, lai kompensētu pēcapstrādes ietekmi uz izmēru. Piemēram, konkrētas lidmašīnas daļas projektēšanas process ir šāds:

Sākotnējais dizains: izmantojiet CAD modeli, lai noskaidrotu detaļas ģeometrisko formu un noteiktu svarīgās izmēru pielaides (piemēram, ± 0,05 mm).
Procesa simulēšana: izmantojiet galīgo elementu analīzi (FEA), lai modelētu sprieguma sadalījumu un izmēru saraušanos, kas notiek termiskās apstrādes laikā. Jums vajadzētu sagaidīt vertikālo saraušanās ātrumu 0,3% un horizontālo saraušanās ātrumu 0,15%.
Projektēšanas kompensācija: palieliniet apstrādes pielaidi par 0,5 mm svarīgiem izmēriem un par 0,05 mm kontūras pielaidi leņķiskām vietām (no 0,02 mm līdz 0,05 mm).
Pārbaude pēc apstrādes: pēc mehāniskās apstrādes starpība starp detaļas faktisko izmēru un konstrukcijas izmēru tiek saglabāta ± 0,01 mm robežās, un caurlaides ātrums palielinās līdz 98%.
Tāpat, runājot par iekšējās dobuma konstrukciju, jādomā par materiāla izņemšanas ātrumu un kompensācijas apmēru. Piemēram, 3D drukātas ar ūdeni -dzesētas apvalka iekšējais diametrs ir 20 mm, bet apstrādes pieļaujamais izmērs ir 0,1 mm. Pēc smilšu strūklas (ar materiāla noņemšanas ātrumu 0,02 mm/reize) un mehāniskās pulēšanas (ar materiāla noņemšanas ātrumu 0,05 mm/reizē) galīgais iekšējais diametrs stabilizējas pie 20,03 mm, kas ir nepieciešams šķidruma dinamikai.

4, Nozares prakse: precīzas kontroles modelis
Viens uzņēmums aviācijas un kosmosa nozarē ražo raķešu dzinēju sprauslas, izmantojot "SLM printing+karstā izostatiskā presēšana (HIP)+CNC mehāniskā apstrāde" tehniku. HIP apstrāde atbrīvojas no iekšējām porām (samazinot porainību no 5% līdz 0,1%), un pēc tam CNC apstrāde kontrolē sprauslas rīkles diametra precizitāti ± 0,005 mm robežās, lai atbilstu blīvēšanas vajadzībām augsta -spiediena un augstas{7}}temperatūras iestatījumos.
Medicīnas jomā ortopēdijas uzņēmums izveidoja 3D-drukātu titāna sakausējuma gūžas locītavas protēzi. Virsmas raupjums tika samazināts līdz 0,2 μm, un iekšējais spriegums tika noņemts, izmantojot metodi "atlaidināšanas apstrāde + ķīmiskā pulēšana". Izmēra izmaiņas tika saglabātas ± 0, 02 mm robežās, kas ievērojami samazināja baktēriju adhēzijas risku un problēmas pēc operācijas.
Automobiļu rūpniecībā viens uzņēmums ražo jaunu enerģijas transportlīdzekļu akumulatoru dzesēšanas plāksnes, izmantojot tehnoloģiju "3D drukas ūdens dzesēšanas uzmava + elektroķīmiskā apstrāde". Elektroķīmiskā apstrāde samazina iekšējās dobuma virsmas raupjumu no 6,3 μm līdz 0,4 μm, vienlaikus saglabājot izmēru pielaidi ± 0,01 mm. Tas padara dzesēšanu par 15% efektīvāku.