Vai termiskā apstrāde ietekmēs detaļu izmēru precizitāti?

一, Galvenais veids, kā termiskā apstrāde maina lietu izmēru
1. Atbrīvošanās no atlikušā sprieguma un termiskā sprieguma
Metāla 3D drukas metode ātri uzsilda un atdzesē materiālu, kas izraisa iekšējo režģa deformāciju un atlikušo spriegumu. Lai mazinātu stresu, atslābinot režģi, termiskā apstrāde ir karsēšana līdz temperatūrai, kas zemāka par pārkristalizācijas temperatūru (piemēram, titāna sakausējuma turēšana 800 grādu temperatūrā 2 stundas). Bet sprieguma atbrīvošanās nevienmērība var izraisīt lokālu deformāciju. Piemēram, ja gaisa kuģa dzinēju turbīnu lāpstiņu atbalsta konstrukcijas konstrukcija nav laba, balsta noņemšana pēc termiskās apstrādes var izraisīt lokālu sprieguma koncentrāciju un lāpstiņas malu deformāciju ar deformāciju 0,1–0,3 mm.
2. Skaļuma izmaiņas fāzes maiņas dēļ
Termiskās apstrādes laikā materiāli var mainīt fāzes (tāda martensīta transformācija), kas var izraisīt to tilpuma palielināšanos vai samazināšanos. Piemēram, augstas temperatūras sakausējumi, kuru pamatā ir niķelis-, var mainīties no austenīta uz martensītu, ja pēc šķīduma apstrādes ir pārāk ātrs dzesēšanas ātrums (1080 grādi 1 stundu). Tas var izraisīt ar lāzera pulvera slāņa kausēšanas (LPBF) apdrukāto daļu apjoma palielināšanos un izmēru maiņu. Eksperimentālie dati liecina, ka komponentu, kam nav regulēta dzesēšanas ātruma, kritiskā izmēru kļūda var sasniegt ± 0,05 mm pēc termiskās apstrādes, pārsniedzot aviācijas standartos noteiktās pieļaujamās robežas.
3. Graudu augšana un audu viendabīgums
Sildīšanas ātruma un turēšanas laika kontrole termiskās apstrādes laikā var uzlabot audu viendabīgumu un graudu izmēru. Bet, ja graudi aug nevienmērīgi, tas dažādās vietās var izraisīt atšķirīgu saraušanos. Piemēram, nepārtrauktas oglekļa šķiedras pastiprināta kompozīta (CCFRC) karsēšana līdz 100 grādiem palielina tā matricas kristāliskumu no 17,42% līdz 22,76%. Bet, ja šķiedras nav izvietotas vienmērīgi, tas var radīt izmēru atšķirību no 0,02 līdz 0,05 mm, kas apgrūtinātu lietas pareizu salikšanu.
2, izplatīts piemērs: termiskajai apstrādei ir divas ietekmes uz izmēru precizitāti
1. Aviācija: atrast pareizo līdzsvaru starp augstu precizitāti un augstu veiktspēju
Boeing ražo lidmašīnu kronšteinus, izmantojot LPBF tehnoloģiju, taču tie ir jāapstrādā ar termiski{0}}, lai palielinātu to stiepes izturību līdz 520 MPa. Bet pēc termiskās apstrādes kļūst grūti noturēt gabalu izmērus stabilus. Lai iegūtu precīzu kontroli, rīkojieties šādi:
Pirms-deformācijas kompensācija: izmantojiet apgriezto pirms-deformāciju sākotnējā modelī, lai pēc termiskās apstrādes kompensēto modeli tuvinātu optimālajam izmēram. Tas uzlabos drukāšanas precizitāti par 66,2%.
Segmentēta sildīšana un dzesēšana: izmantojot fāzu karsēšanas pieeju (turot 50 grādu temperatūrā 30 minūtes) un aizkavētu dzesēšanu (gaisa dzesēšanu pēc krāsns atdzesēšanas līdz 200 grādiem), lai samazinātu temperatūras gradientu radīto termisko spriegumu ar deformācijas regulēšanu ± 0,03 mm robežās.
2. Medicīniskie implanti: bioloģiskās saderības un izmēru pareizības kombinācija
Drukājot 3D titāna sakausējuma acetabular kausus, virsmas mikroporainai struktūrai (5–10 μm) jābūt ļoti precīzai izmēra ziņā. Konkrēts uzņēmums iegūst precīzu kontroli, izmantojot kombinēto metodi "stresa atlaidināšana + skābes kodināšana":
Sprieguma samazināšanas rūdīšana: turiet 650 grādu temperatūrā 2 stundas, lai atbrīvotos no drukas pārpalikumiem un samazinātu izmēru izmaiņu iespējamību nākamās kodināšanas ar skābi laikā.
Apstrāde ar skābi: izmantojiet fluorūdeņražskābes un slāpekļskābes šķīduma maisījumu, lai kodinātu 10 minūtes, lai izveidotu viendabīgas mikroporas. Tas novērsīs sprieguma izdalīšanos no lokālas korozijas. Izmēru atšķirības jāsaglabā ± 0,02 mm robežās.
3. Rūpnieciskās veidnes: atrast pareizo līdzsvaru starp izmaksām un izmantošanu
Izmantojot termiskās apstrādes procedūru "cietais šķīdums+novecošanās", konkrēts uzņēmums ir padarījis alumīnija sakausējuma veidnes cietākas līdz 120HB. Tomēr viņiem ir jāatrod kompromiss starp izmaksām un precizitāti:
Izmaksu{0}}efektīvā metode ir detaļu apstrāde ar smilšu strūklu (Ra vērtība ir mazāka par vai vienāda ar 3,2 μm), lai apmierinātu tipiskās plastmasas liešanas vajadzības. Tas samazina katra gabala izmaksas par 40%, bet izmēri nav ļoti stabili.
Augstas -veiktspējas risinājums: palieliniet CNC precīzo apstrādi (Ra vērtība ir mazāka par vai vienāda ar 0,8 μm), kas ir piemērots veidņu daļām, kurām jābūt ļoti spīdīgām vai dzidrām. Tas trīskāršos apstrādes laiku, bet izmēru precizitāte būs ± 0,01 mm.
3. Izmēru precizitātes kontroles stratēģija: procesu uzlabošana un jaunu tehnoloģiju izstrāde
1. Procesa parametru saskaņošana: termiskās apstrādes un drukāšanas procesu apvienošana
Termiskās apstrādes iestatījumiem ir jābūt tādiem pašiem kā 3D drukāšanas procesa iestatījumiem, piemēram, temperatūrai un dzesēšanas ātrumam. Piemēram, ja drukājat Inconel 718 sakausējumu, izmantojot LPBF un drukas slānis ir 0,05 mm biezs, jums ir jāizmanto 1150 grādu šķīduma apstrāde un 720 grādu novecošanas apstrāde, lai samazinātu plaisas un izmēru izmaiņas, kas rodas, materiālam pārāk ātri atdziestot. Testi ir parādījuši, ka saskaņojot parametrus, detaļas var kalpot trīs reizes ilgāk un padarīt to izmērus stabilākus par 50%.
2. Viedā siltuma pārvaldības sistēma: seko līdzi lietām reāllaikā un veic izmaiņas pēc vajadzības
Izmantojot infrasarkanos sensorus un temperatūras atgriezeniskās saites kontroli, inteliģentā siltuma pārvaldības sistēma padara termisko lauku vienmērīgāku. Platinum Technology izveidotā AI sistēma var mainīt lāzera jaudu un skenēšanas ātrumu reāllaikā. Tas neļauj temperatūrai pārāk daudz mainīties titāna sakausējuma kronšteinu drukāšanas laikā, saglabājot to ± 5 grādu robežās. Pēc termiskās apstrādes sistēma arī samazina izmēru novirzi no ± 0,05 mm līdz ± 0,02 mm.
3. Jauni veidi lietu termiskai apstrādei: lokālā apkure un saliktais process
Vietējā termiskā apstrāde: lieliem gabaliem tiek izmantota indukcijas karsēšana vai lokālā termiskā apstrāde ar lāzeru, lai tie nedeformētos, kad tie tiek uzkarsēti. Izmantojot lokālu šķīduma apstrādi, īpašs aviācijas kronšteins ir sasniedzis stiepes izturību 520 MPa un izmēru stabilitāti, kas ir labāka par ± 0,03 mm.
Salikts process: termiskās apstrādes un karstās izostatiskās presēšanas (HIP) izmantošana kopā, lai atbrīvotos no iekšējiem defektiem un uzlabotu struktūru. GE aviācijas dzinēju turbīnu lāpstiņu noguruma kalpošanas laiks pēc HIP apstrādes ir trīs reizes ilgāks, un izmēru deformācija tiek uzturēta zem 0,05%.