Metall 3D bosib chiqarish qoliplarining o'lchov xatolarini nazorat qilishda qanday qiyinchiliklar mavjud?

1. Materiallarning qisqarishi va termal stress tufayli o'lchamdagi nomuvofiqlik
3D bosib chiqarish jarayonida metall materiallar qattiq{1}}suyuqlik-qattiq faza o‘zgarishidan o‘tadi. Issiqlik kengayish koeffitsienti va qisqarish tezligi o'lchamlarning qanchalik aniqligiga ta'sir qiluvchi asosiy narsalardir. Masalan, tez-tez ishlatiladigan materiallardan foydalanish:

Zanglamaydigan po'lat (masalan, 316L): Sovutishning qisqarish tezligi taxminan 4% ni tashkil qiladi. Modellashtirish bosqichida teskari tuzatish amalga oshirilmasa, 100 mm uzunlikdagi qolip 96 mm gacha qisqarishi mumkin, bu ± 0,1 mm bardoshlik chegarasidan tashqarida.
Titan qotishmalari (masalan, Ti-6Al-4V) taxminan 2% ga qisqaradi, lekin termal stress tezroq hosil bo'ladi, bu esa, ayniqsa, yupqa devorlari yoki konsollari bo'lgan binolarda osonlikcha egilishga olib kelishi mumkin.
Qiyinchilik darajasi: Haqiqiy qisqarish tezligini topish uchun siz Geomagic Control X kabi teskari muhandislik vositalaridan foydalanishingiz kerak. Shuningdek, modellashtirish bosqichida "kompensatsiyalangan o'lcham=dizayn o'lchami ÷ (1{11}}qisqarish tezligi)" formulasidan foydalanishingiz kerak. Misol uchun, zanglamaydigan po'latdan yasalgan qoliplar 4,2% ga (100 mm → 104,2 mm) va titanium qotishmalaridan tayyorlangan qoliplar 2,04% ga (100 mm → 102,04 mm) kattaroq bo'lishi kerak. Yo'nalishli kompensatsiya texnologiyasi Z o'qining qisqarish tezligi SLM protseduralarida XY o'qidan 10% yuqori bo'lsa, qiyin stsenariylarni ham hal qilishi mumkin.

2. Jarayon parametrlarini takomillashtirish: energiya zichligi va qatlam qalinligini muvozanatlash texnikasi
Metall 3D bosib chiqarish aniq bo'lishi uchun lazer kuchi, skanerlash tezligi va qatlam qalinligi kabi xususiyatlar muvofiqlashtirilgan tarzda boshqarilishi kerak. Parametrdagi har qanday o'zgarish o'lchov muammolariga olib kelishi mumkin.

Energiya zichligi yetarli emas: lazer quvvati juda past bo'lsa yoki skanerlash tezligi juda tez bo'lsa, kukun butunlay erimaydi, bu esa to'liq bo'lmagan termoyadroviy nuqsonlarni keltirib chiqaradi. Bu qatlamlar orasidagi bog'lanishni zaiflashtiradi va ob'ekt hajmini kamroq barqaror qiladi.
Yuqori energiya zichligi: Agar lazer kuchi 5% dan ko'proq o'zgarsa, eritilgan hovuz kuchli chayqaladi va suyuq metall eritilmagan kukun ustida yumaloq zarrachalarga aylanadi. Bu sirtni notekis qiladi va hajmini o'zgartiradi.
Qatlamlarning qalinligini tanlash: 0,1 mm qalinlikdagi qatlam narsalarni yanada samaraliroq qilishi mumkin, ammo naqshlar aniq va pürüzlülüğü Ra 5 m dan kattaroqdir. Qatlamning qalinligi 0,03-0,05 mm bo'lgan pürüzlülük Ra qilish mumkin<3 μ m, but it will take more than three times longer to print.
Vaziyatni o'rganish: Aviatsiya kompaniyasi turbina pichoqlarini chop etish uchun SLM texnologiyasidan foydalangan. Parametrlarning eng yaxshi kombinatsiyasini topish uchun ular ortogonal tajribalardan foydalanganlar: lazer quvvati 300 Vt, skanerlash tezligi 1200 mm/s, qatlam qalinligi 0,05 mm va o‘zaro skanerlash yo‘li (qo‘shni qatlamlar X/Y o‘qi bo‘ylab skanerlangan). O'lchovli bardoshlik aerokosmik standartlarga mos keladigan ± 0,05 mm ichida samarali tarzda boshqarildi.

3. Uskunaning aniqligi: apparatni kalibrlashdan harakatni boshqarishgacha
Hajmi nazorat qilishning jismoniy asosi uskunaning aniqligi hisoblanadi. Bunga erishish uchun uchta sohani yaxshilash uchun birgalikda ishlashi kerak: mexanik tuzilma, harakat tizimi va sensorlar.

Platformaning tekisligi: Agar bosib chiqarish platformasi tekis bo'lmasa, qatlamlar bir xil qalinlikda bo'lmasligi mumkin, bu esa o'lchamlarning "bir tomondan qalin va boshqa tomondan yupqa" bo'lishiga olib kelishi mumkin. Platformadagi beshta nuqta (to'rt burchak va markaz) orasidagi o'qish farqi 0,05 mm dan kam yoki unga teng ekanligiga ishonch hosil qilish uchun sizga 0,01 mm aniqlikdagi terish o'lchagich kerak bo'ladi.
Qo'rg'oshin vinti va yo'naltiruvchi ray o'rtasida bo'sh joy mavjud: Agar masofa juda katta bo'lsa, chop etish boshi juda uzoqqa siljiydi. Agar siz unga 10 mm harakat qilishni aytsangiz, u haqiqatan ham 10,02 mm harakat qiladi. Teshik oralig'idagi xatoni topish uchun siz ko'plab kichik teshiklari (diametri 5 mm va bir-biridan 20 mm) bo'lgan tekis plastinkani chop etishingiz va koordinata o'lchash vositasidan foydalanishingiz kerak. Keyin, qurilma dasturiy ta'minotining "elektron tishli nisbati" yordamida muammoni hal qilishingiz mumkin.
Lazer nuqta diametrini kalibrlash: Agar siz nuqta diametrini noto'g'ri o'rnatgan bo'lsangiz (masalan, agar u haqiqatan ham 0,1 mm bo'lsa, lekin dastur 0,08 mm deb aytsa), sizda "haddan tashqari yonish" yoki "yonish ostida" bo'lishi mumkin. Uzunligi 10 mm bo'lgan to'g'ri chiziqni chop eting, so'ngra haqiqiy kenglikni o'lchab, uni dastur aytgani bilan solishtiring. Agar 0,02 mm dan ortiq bo'lsa, xatoni tuzatishingiz kerak.
4. Qo'llab-quvvatlovchi tuzilmani loyihalash: kuch va olib tashlash qulayligi o'rtasidagi to'g'ri muvozanatni topish
Qo'llab-quvvatlovchi tuzilma shunchaki modelni shaklini o'zgartirishdan saqlaydigan "skelet" emas, balki o'lchamdagi xatolarning sababi ham bo'lishi mumkin:

Tayanchlar orasida juda ko'p bo'sh joy: Agar to'xtatilgan qismlardagi tayanchlar orasidagi bo'shliq (bunday 5 mm konsol) 3 mm dan ortiq bo'lsa, buyum chop etish vaqtida cho'kib ketishi mumkin, bu esa o'lchamning o'zgarishiga olib keladi.
Tik tayanch burchagi: Agar tayanch va qism o'rtasidagi burchak 45 darajadan kam bo'lsa, tayanchni olish osonlik bilan "tortib olishi" va qismning shaklini o'zgartirishi mumkin, ayniqsa u ingichka devorli bo'lsa (qalinligi)-<2mm).
Qo'llab-quvvatlashning pastki qismida etarlicha kuchli emas: Agar tayanchning pastki qismi diametri yuqoridan 50% katta bo'lmasa, notekis kuchlanish tufayli qismlar osongina egilishi mumkin.
Muammoni hal qilishning yangi usuli:
Kuchli, ammo kamroq material talab qiladigan engil tayanch tuzilmalarini yaratish uchun topologiyani optimallashtirish usullaridan foydalanish; tayanchlarni olib tashlash va bolg'a urishidan buzilishning oldini olish uchun ultratovushli kesish pichoqlari kabi murakkab asboblarni talab qiladi. Qo'llab-quvvatlash dizaynini takomillashtirish orqali avtomobillar uchun qoliplar ishlab chiqaruvchisi ± 0,2 mm dan ± 0,08 mm gacha bo'lgan yupqa devorli qismlarning o'lchovli -bardoshliligini oshirishga muvaffaq bo'ldi.

5. Atrof-muhitni nazorat qilish: harorat va namlikning ko'rinmas ta'siri
Odamlar odatda atrof-muhit sharoitlari metall 3D bosib chiqarishning o'lchov barqarorligiga qanday ta'sir qilishi haqida o'ylamaydilar:

Haroratning o'zgarishi: dastgoh haroratining 5 darajadan yuqori o'zgarishi (masalan, kunduzi 25 daraja va kechasi 18 daraja) uskunaning kengayishiga va qisqarishiga olib kelishi mumkin, bu esa o'lchamlarning siljishiga olib kelishi mumkin. Haroratni 22 ± 2 daraja ushlab turadigan konditsionerni o'rnatishingiz kerak.
Chang namligining assimilyatsiyasi: Agar metall kukuni 0,1% dan ortiq namlikka ega bo'lsa, bosib chiqarish teshiklarni hosil qiladi, bu esa o'lchamlarni beqaror qiladi. Aglomeratsiyalangan kukunni 80 meshli elakka soling va uni 80 daraja pechda 2 soat davomida quriting.