Jūs saņemat 3D drukātu metāla detaļu partiju, kas ir gatava montāžai. Caurumi atrodas nedaudz ārpus atrašanās vietas, kritiskajai sejai ir izmērāms priekšgals, un vairāki izmēri atrodas dažu milimetru desmitdaļu robežās no pielaides. Daļas atgriežas, grafiks paslīd, un visi sāk jautāt, kas nogāja greizi. Vairumā gadījumu atbilde nav kvalitātes negadījums - tas ir dabisks metāla kušanas un sacietēšanas rezultāts slānis pa slānim. Metāla 3D drukāšanas saraušanās kontrole ir darbību kopums, kas nodrošina, ka šīs izmaiņas ir paredzamas un atbilst specifikācijām. Šajā rokasgrāmatā ir paskaidrots, kāpēc notiek lieluma maiņa, kur tā notiek un kas spējīgam piegādātājam būtu jādara pirms izveides, tās laikā un pēc tās.
Kāpēc metāla 3D drukātās detaļas saraujas?
Kad lāzera vai elektronu stars izkausē metāla pulveri, materiāls izplešas. Katram kausējuma baseinam atdziestot un sacietējot, tas saraujas. Tikko sacietējušo slāni ierobežo aukstāks materiāls un zem tā esošā konstrukcijas plāksne, tāpēc veidojas stiepes atlikušie spriegumi. Šie spriegumi uzkrājas simtiem vai tūkstošiem slāņu. Rezultāts ir vispārēja saraušanās, lokāli kropļojumi vai abi.
Saraušanās vs deformācija vs deformācija — kāda ir atšķirība
Saraušanāsparasti attiecas uz vienmērīgu vai gandrīz vienmērīgu izmēra samazināšanos, materiālam saraujoties atdzesējot.
deformācijaapraksta locīšanu vai krokošanos, kas bieži vien ir visvairāk redzama malās vai plānās daļās.
Izkropļojumiir plašāks termins, kas aptver jebkādas neparedzētas formas vai stāvokļa izmaiņas, ko izraisa atlikušais spriegums.
Pētījumi par atlikušo spriegumu lāzera pulvera slāņa saplūšanā konsekventi parāda augstus stiepes spriegumus augšējās virsmas tuvumā un saskarnē ar konstrukcijas plāksni, bet iekšpusē ir spiedes spriegums. Šie spriegumi ir galvenais DMLS/SLM daļas kropļojumu virzītājspēks.
Kur patiesībā notiek izmēra maiņa?
Izmēra maiņa neaprobežojas tikai ar pašu drukāšanas posmu. Tas parādās vairākos punktos:
Būvniecības laikā– Atkārtoti termiskie cikli rada atlikušo spriegumu, kas jau var sākt pacelt malas vai vilkt izmērus.
Kad daļa ir nogriezta no konstrukcijas plāksnes– Plāksnes ierobežojuma noņemšana ļauj atslābināt uzkrāto stresu, bieži radot papildu kustības.
Stresa mazināšanas vai citas termiskās apstrādes laikā– Kontrolēta apkure mazina stresu, bet var arī radīt nelielas, paredzamas izmēru izmaiņas, ja ciklu neņem vērā.
Galīgās CNC apstrādes laikā– Materiāla noņemšana var atbrīvot atlikušo spriegumu, ja iepriekšējās darbības bija nepilnīgas.
Izprotot šos posmus, metāla 3D drukāto detaļu izmēru precizitāte ir daudz vieglāk pārvaldāma. Mērķis nav novērst katru kustību, bet gan panākt, lai tīkla maiņa būtu maza un atkārtojama.
6 veidi, kā samazināt saraušanos pirms drukāšanas un tās laikā
Efektīvi veidi, kā samazināt metāla 3D drukāšanas saraušanos, kas sākas ilgi pirms lāzera iedarbināšanas:
Lietojiet saraušanās kompensāciju (mērogošanas koeficienti)
Visizplatītākā praktiskā metode ir mērogot CAD modeli nedaudz lielāku X, Y un dažreiz Z, lai atdzesētā daļa sasniegtu nominālo izmēru. Mēroga faktori ir specifiski materiālam un mašīnai un tiek precizēti no mērījumu datiem. Tas ir saraušanās kompensācijas kodols metāla 3D drukāšanā.
Optimizējiet daļas orientāciju
Orientācija ietekmē gan atlikušā stresa sadalījumu, gan nepieciešamā atbalsta apjomu. Uzmanīgi orientējoties uz kritiskajiem izmēriem vai lielām plakanām virsmām, tiek samazināts šo elementu deformācijas risks.
Izstrādājiet un novietojiet atbalstu saprātīgi
Atbalsta daļas noenkurošanu pret deformāciju un siltuma vadīšanu. Nepietiekami vai slikti novietoti balsti nodrošina kustību; pārmērīgi atbalsta atkritumu materiālu un apgrūtina izņemšanu.
Noregulējiet skenēšanas stratēģiju un procesa parametrus
Salu vai sektoru skenēšana, pielāgota lāzera jauda, ātrums un atstarpes starp lūkām ietekmē atlikušā sprieguma lielumu un sadalījumu. Mazākas skenēšanas salas vai optimizētas stratēģijas bieži samazina maksimālo spriegumu.
Ja iespējams, izmantojiet konstrukcijas plāksnes priekšsildīšanu
Pamatnes plāksnes temperatūras paaugstināšana samazina termiskos gradientus un līdz ar to arī atlikušo spriegumu.
Izvairieties no pēkšņām biezuma izmaiņām dizainā
Lielas cietas sekcijas blakus plānām sienām rada stāvus termiskos gradientus un lielāku deformācijas risku. Palīdz pakāpeniskas pārejas un režģa vai dobuma elementi.
Šie soļi veido praktisko pamatumetāla 3D drukas tolerances kontrole.
Pēc drukāšanas: stresa mazināšana un apdare, kas nodrošina detaļu specifikāciju
Kāpēc stresa mazināšanas termiskā apstrāde notiek pirms detaļas noņemšanas
Uzstājasmetāla 3D drukas spriedzes mazināšanas termiskā apstrādekamēr daļa joprojām ir piestiprināta pie konstrukcijas plāksnes (vai tūlīt pēc rūpīgas atdalīšanas), kontrolētos apstākļos atslābina atlikušo spriegumu. Vispirms detaļu noņemot un pēc tam termiski apstrādājot, bieži tiek nodrošināta nekontrolēta kustība. Pareiza secība ir stresa mazināšana → rūpīga atdalīšana → jebkāda turpmāka termiskā apstrāde vai HIP → kritisko īpašību CNC apdare.
CNC apdare kritiskiem caurumiem un savienojošām virsmām
Pat ar labu kompensāciju un spriedzes mazināšanu, precīzijas caurumi, blīvējuma virsmas un atskaites punkti bieži tiek apstrādāti ar CNC apstrādi. Atstājot atbilstošus krājumus un izmantojot zemas slodzes stiprinājumus, gala izmēri tiek saglabāti pielaides robežās. Ja drukāšana, termiskā apstrāde un CNC tiek apstrādāti vienā procesa ķēdē, kumulatīvo kļūdu ir vieglāk pārvaldīt un atbildība ir skaidrāka.
Reāls gadījums: funkcionālo mehānisko daļu saraušanās kontrole
Klientam bija nepieciešams strukturālo kronšteinu un montāžas komponentu komplekts, kas ražots, sapludinot metāla pulvera slāni. Agrīnie paraugi uzrādīja pozicionālo novirzi uz caurumu rakstiem un izmērāmu loku uz montāžas virsmām pēc atdalīšanas no konstrukcijas plāksnes.
Process tika koriģēts: tika piemēroti materiālam specifiski mēroga faktori, optimizēta orientācija un atbalsta stratēģija, pirms galīgās atdalīšanas veikta spriedzes samazināšana, un kritiskās virsmas un caurumi saņēma CNC apdari. Izmēru pārbaude (CMM un optiskā) apstiprināja, ka daļas atbilst nepieciešamajām pielaidēm. Turpmākajās ražošanas partijās tika saglabātas tādas pašas procesa kontroles un tika nodrošināta konsekventa montāžas atbilstība bez pārstrādes.
Ko jautāt savam metāla 3D drukas piegādātājam
Novērtējot metāla 3D drukas ražotāju vai metāla 3D drukas rūpnīcu, jautājiet:
Vai šim materiālam un iekārtai piemērojat un dokumentējat saraušanās kompensāciju/mēroga faktorus?
Kādas stresa mazināšanas vai termiskās apstrādes iespējas jums ir, un kad tās tiek veiktas attiecībā uz plākšņu atdalīšanu?
Kādas mērīšanas iekārtas (CMM, 3D skenēšana) tiek izmantotas, un vai tiks piegādāti pilni pārbaudes ziņojumi?
Vai varat atbalstīt prototipu izmēģinājumus, lai apstiprinātu kompensāciju pirms ražošanas apjoma?
Kā tiek galā ar kritiskajām funkcijām, kurām nepieciešama sekundāra CNC apstrāde?
Uzticams metāla 3D drukas piegādātājs Ķīnā vai citur atbildēs uz šiem jautājumiem, sniedzot detalizētu informāciju par procesu, nevis sniedzot vispārīgas garantijas. Pircējiem, kas meklē pielāgotu metāla 3D drukāto detaļu vairumtirdzniecību, dokumentēta atlikušā sprieguma kontrole un izmēru kompensācija ir spēcīgāks spēju rādītājs nekā cena vien. Konsekventa procesa disciplīna joprojām ir praktisks uzticības signāls visā precīzu piedevu piegādes ķēdē.
FAQ
J: Cik daudz metāla 3D drukātās detaļas saraujas?
A: Neto izmaiņas ir atkarīgas no materiāla, ģeometrijas, orientācijas un procesa parametriem. Ar pareizu kompensāciju galīgā novirze parasti tiek noturēta procesa pielaides diapazonā (bieži vien ±0,1 mm vai labāka daudzām funkcijām). Nekompensētas daļas var parādīt lielāku, mazāk paredzamu kustību.
J: Vai saraušanos var pilnībā novērst?
A: Nē. Termiskā kontrakcija ir fiziska realitāte. Praktiskais mērķis ir padarīt tīkla maiņu mazu, atkārtojamu un kompensētu, lai gatavā daļa atbilstu zīmēšanas pielaidēm.
J: Kādu pielaidi var sasniegt metāla 3D drukāšana?
A. Daudzām funkcijām iebūvētās pielaides parasti ir ±0,05–0,1 mm diapazonā. Kritiskie izmēri bieži tiek palielināti līdz ±0,01–0,02 mm vai stingrāki ar sekundāro CNC apstrādi pēc spriedzes samazināšanas.
J: Vai termiskā apstrāde maina daļas izmēru?
A: Jā, bet izmaiņas parasti ir nelielas un paredzamas, kad cikls tiek kontrolēts. Stresa mazināšanas veikšana pareizajā procesa punktā novērš lielākas nekontrolētas kustības.
J: Kā es varu zināt, vai mans piegādātājs var kontrolēt saraušanos?
A: Lūdziet pierādījumus par mēroga faktora izmantošanu, spriedzes samazināšanas secību, mērījumu iespējām un iepriekšējo izmēru rezultātiem līdzīgām ģeometrijām. Spējīgs precīzas metāla 3D drukas pakalpojums sniegs šo informāciju viegli.
Metāla 3D drukāšanas saraušanās kontrole nav saistīta ar cīņu pret fiziku – tā ir termiskās kontrakcijas un atlikušā sprieguma paredzēšana katrā posmā un sistemātiska to kompensēšana. Kad piegādātājs apvieno pareizu kompensāciju, orientāciju un atbalsta stratēģiju, savlaicīgu spriedzes mazināšanu un mērķtiecīgu CNC apdari, detaļas tiek piegādātas atbilstoši izmēriem un gatavas montāžai. Ja jums ir dizains, kuram ir problēmas ar izmēru vai kropļojumiem, vai arī jūs sākat jaunu metāla piedevu projektu, nosūtiet modeli un kritiskās pielaides. Tam sekos praktisks kompensācijas stratēģijas, procesu secības un piedāvājuma novērtējums, lai jūs varētu ar pārliecību virzīties uz priekšu.