1. Увод у 3Д штампање метала и контролу заосталог напона

Технологија 3Д штампања метала доживела је брз развој последњих година и сада се широко користи у критичним индустријама као што су ваздухопловство, аутомобилска индустрија и производња медицинских уређаја. Њене основне предности укључују лаган дизајн делова и прилагођену производњу, решавајући ограничења традиционалних метода производње. Међутим, неколико кључних проблема у процесу 3Д штампања може утицати на квалитет коначног дела, посебно заостали напон, позиционирање дела, дизајн носеће структуре и оптимизација дела. Овај чланак истражује механизам стварања заосталог напона у 3Д штампању метала и одговарајуће стратегије контроле.

2. Механизам стварања заосталог напрезања

Заостали напон је неизбежан нуспроизвод брзог загревања и хлађења које се јавља током 3Д штампања метала, посебно у процесима као што је ласерска фузија у слоју праха (LPBF). Сваки нови слој материјала се гради на следећи начин: фокусирани ласер се креће преко слоја праха, топећи површински слој и стварајући металуршку везу са доњим слојем. Топлота из растопљеног базена се брзо проводи до чврстог метала испод, узрокујући да се растопљени метал охлади и стврдне за неколико микросекунди.

Током овог процеса, новоформирани метални слој се скупља док се хлади и стврдњава. Међутим, ово скупљање је ограничено чврстом структуром испод, што доводи до значајних смицајних напона између слојева. Конкретно, када ласер топи метал на врху чврсте подлоге, континуирано топљење и проводљивост топлоте узрокују скупљање хладног метала, што генерише смицајне напоне између новог металног слоја и доњег слоја.

3. Последице заосталог напрезања

Заостали напони могу имати деструктивне ефекте на квалитет штампаних делова. Како се број слојева повећава, напон се акумулира и може довести до следећих проблема:

• Деформација делаАкумулирано напрезање може изазвати савијање на ивицама дела, што може довести до квара носеће структуре.
• Раздвајање основне плоче: Ако део има велику контактну површину са основном плочом, ивице дела могу се одвојити од основе.
• Структурне пукотинеКада напон пређе границе чврстоће материјала, може доћи до катастрофалног пуцања или савијања компоненте или основне плоче.

Ови проблеми су посебно приметни код делова са великим попречним пресецима, јер већи спој повећава растојање на којем делују смицајни напони, интензивирајући деформацију дела или основне плоче.

4. Стратегије контроле резидуалног стреса

1. Структурна оптимизација у дизајну

Заостали напон треба узети у обзир током фазе пројектовања производа како би се минимизовало акумулирање напона. Оптимизације пројектовања укључују:

• Употреба рационалних структура подршкеОсигурајте да су носеће структуре стратешки постављене како би се уравнотежио напрезање.
• Оптимизација оријентације деловаПодесите оријентацију дела да бисте смањили концентрацију напрезања током штампања.
• Избегавање наглих промена попречног пресекаПројектовати делове са постепеним променама попречног пресека како би се избегла концентрација напона.

2. Оптимизација параметара процеса

• Избор дебљине подлогеИзбор одговарајуће дебљине основног материјала може смањити накупљање напрезања.
• Предгревање подлогеПретходно загревање подлоге, као што је коришћење температуре претходног загревања од КСНУМКС ° Ц Приликом штампања нерђајућег челика 316L, може се смањити термичка градијента и напрезања.
• Прецизна контрола дебљине слоја и параметара ласераПажљива контрола ових параметара обезбеђује равномерно топљење и очвршћавање, смањујући заостали напон.

3. Побољшане стратегије скенирања

Да би се смањио заостали напон током ласерског синтеровања, оптимизација путање ласерског скенирања и начина пуњења металног праха може помоћи у равномернијој расподели напона. Стратегије укључују:

• Употреба стратегије зонског скенирањаПоделите радни простор на делове како бисте смањили термалне градијенте.
• Имплементација ротирајућег режима скенирања: Ротирајте шаблон скенирања да бисте смањили локализоване ефекте загревања и хлађења.
• Оптимизација дужине и правца вектора скенирањаПодесите дужину и смер путање скенирања како бисте равномерније распоредили топлоту по делу.

5. Greenstone-Tech-ово решење за контролу заосталог напрезања

Систематским истраживањем процеса и оптимизацијом параметара, Greenstone-Tech је развио свеобухватно решење за контролу заосталих напона. Ово решење побољшава димензионалну стабилност и укупни квалитет металних 3Д штампаних делова, нудећи поузданија решења за адитивну производњу за наше купце.