Metall 3D bosib chiqarishda stressni engillashtiradigan issiqlik bilan ishlov berishning o'rni qanday?

1. Qoldiq kuchlanishning hosil bo'lish usuli va xavflari
Termal stress to'planishining jismoniy tabiati
Metall 3D bosib chiqarish jarayonida lazer yoki elektron nurlar kichik joylarda juda yuqori haroratni (2000 darajadan yuqori) hosil qiladi. Bu metall kukunini eritib, eritilgan metall hovuzini hosil qiladi. Lazer nuri boshqa joyga o'tkazilganda, eritilgan hovuz tezda soviydi va qattiqlashadi, bu esa yaqin joylarda haroratning o'zgarishiga olib keladi. Bu notekis termal kengayish va qisqarish qism ichida murakkab kuchlanish maydonini yaratadi. Titanium qotishma aviatsiya qavslarini chop etishda to'xtatilgan struktura hech qanday tayanchga ega emas va mahalliy stress materialning yotqizish kuchining 80% ga yaqinlashishi mumkin, bu materialning rulman chegarasidan ancha yuqori.
Stress sabab bo'lgan umumiy muammolar
Agar qoldiq taranglik tezda bartaraf etilmasa, u uchta asosiy muammoni keltirib chiqaradi:
Geometrik beqarorlik: materialning substrat bilan bog'lanishi uchun kuchlanish juda ko'p bo'lsa, qism egilib, shakli o'zgaradi. Samolyot dvigatelining pichog'ini o'rganish shuni ko'rsatdiki, ishlov berilmagan pichoq chop etilgandan keyin 3,2 mm ga egilgan, bu yig'ish uchun zarur bo'lgan 0,1 mm bardoshlikdan ancha yuqori.
Yoriq boshlanishi: kuchlanish paydo bo'ladigan joy yoriqlar boshlanadigan joy bo'lishi mumkin. Nikel{1}}asosli yuqori haroratli qotishma turbinali disklarni chop etishda ishlov berilmagan qismlarning yorilish darajasi 42% ni tashkil qiladi, lekin issiqlik bilan ishlov berishdan keyin u 2% dan kamroqqa tushadi.
Ishlashning pasayishi: qoldiq stress materiallarning ishlash muddatini qisqartirishi mumkin. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, 316L zanglamaydigan po'latdan yasalgan komponentlarning ishlov berilmagan holati issiqlik bilan ishlov berishdan keyingi holatga nisbatan yuqori sikl charchoq muddatini -60% ga qisqartirishga olib keladi.
2. Stressni bartaraf qiluvchi issiqlik bilan ishlov berishning texnik nazariyasi va jarayoni
Tanglikni yo'qotishning jismoniy usuli
Stressni bartaraf qiluvchi issiqlik bilan ishlov berish materialni juda moslashuvchan qilish uchun qismni ma'lum bir harorat oralig'ida (odatda erish nuqtasidan 0,4 dan 0,6 martagacha) isitishni anglatadi. Bu haroratda atomlarning harakatlanish qobiliyati yaxshilanadi va dislokatsiyalar va teshiklar kabi mayda nuqsonlar qayta tashkil etiladi, bu esa kichik plastik deformatsiyalar orqali asta-sekin ichki stressni chiqaradi. Misol tariqasida nikel asosidagi Inconel 718 qotishmasini oladigan bo'lsak, 620 gradusda 4 soatlik izolyatsiyadan so'ng uning qoldiq kuchlanishini 380 MPa dan 50 MPa dan kamaytirilishi mumkin.
Jarayon parametrlarini aniq nazorat qilish
Stressni yo'qotish uchun issiqlik bilan ishlov berishga ta'sir qiluvchi asosiy narsalar isitish tezligi, izolyatsiyaning harorati, izolyatsiyalash uchun zarur bo'lgan vaqt va uning sovishi:
Isitish tezligi: Siz juda tez qizib ketmasligingiz kerak, chunki bu qo'shimcha stressni keltirib chiqarishi mumkin. Alyuminiy qotishma qismlarini isitish tezligi minutiga 10 darajadan past yoki teng bo'lishi kerak.
Izolyatsiya harorati: Odatda kristallar hosil bo'ladigan haroratdan pastroq bo'lishi uchun mo'ljallangan. Titanium qotishmasi Ti6Al4V issiqlik bilan ishlov berish uchun normal harorat oralig'i 593 dan 649 daraja Selsiyga teng. Bu keskinlikni bartaraf etish va don tuzilishini yaxshilashning eng yaxshi usuli.
Qanday sovutish kerak: Juda tez sovutishdan kelib chiqadigan qo'shimcha stressni oldini olish uchun pechni sovutish yoki boshqariladigan tezlikda sovutishdan foydalaning. Tibbiy implant namunasi shuni ko'rsatadiki, bosqichli sovutish texnikasi (600 daraja → 400 daraja → xona harorati) 0,05 mm ichida tarkibiy qismlarning deformatsiyasini tartibga solishi mumkin.
Vakuumli muhitning afzalliklari
Vakuumli issiqlik bilan ishlov berish yuqori darajadagi ishlab chiqarish uchun eng yaxshi tanlov bo'ldi-, chunki u oksidlanish va ifloslanish xavfidan xalos bo'ladi. TAV vakuum pechlari kompaniyasining sinovlari shuni ko'rsatdiki, vakuumda issiqlik bilan ishlov beriladigan 316L zanglamaydigan po'latdan{3}}parchalangan qismlar havoda issiqlik bilan ishlov beriladigan qismlarga qaraganda-40% silliqroq va korroziyaga nisbatan 25% yaxshi qarshilikka ega. Bundan tashqari, vakuum atmosferasi vodorodning mo'rtlashishi kabi muammolarni to'xtatishi mumkin, bu esa uni samolyot sanoati uchun mukammal qiladi, bu erda moddiy tozalik juda muhimdir.
3. Haqiqiy dunyoda va biznesda stressni engillashtiradigan issiqlik bilan ishlov berishning foydaliligi
Aerokosmik sanoatida ishlash kafolati
Stressni engillashtiradigan issiqlik bilan ishlov berish aviatsiya dvigatelining pichoqlarini ishlab chiqarishda muhim qadamdir, chunki u qismlarning ishonchliligiga ishonch hosil qiladi. GE Aviation issiqlik bilan ishlov berish texnikasini takomillashtirdi, shunda u monokristalli nikel{1}}asosida qotishma pichoqlardagi qoldiq kuchlanishni 75% ga kamaytiradi va ularni uch baravar uzoqroq xizmat qiladi. Turbofan dvigatelining ma'lum bir turidagi turbina diskining past tsiklli charchoq muddati issiqlik bilan ishlov berishdan keyin 500 tsikldan 2000 tsiklgacha o'tdi. Bu uzoq umr{7}}dizayn ehtiyojlariga javob beradi.
Tibbiy implantlarning biologik muvofiqligini yaxshilash
Titan qotishmasidan tayyorlangan ortopedik implantlar juda kuchli va juda moslashuvchan bo'lishi kerak. Stressni yo'qotish uchun issiqlik bilan ishlov berish implantlarning elastik modulini pasaytirishi va qayta ishlash stressidan xalos bo'lishi mumkin, bu "stressdan himoya qilish effektini" kamaytirishga yordam beradi. Eksperimental dalillar shuni ko'rsatadiki, Ti6Al4V implantlarining issiqlik bilan ishlov berishdan so'ng moduli-110 GPa dan 85 GPa gacha pasayadi, bu esa inson suyak to'qimalariga (10-30 GPa) yaqinroq moslashadi va suyak integratsiyasini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Aniq nazorat bilan qolib ishlab chiqarish
3D bosma qolip po'latini bosib chiqarishda stressni engillashtiradigan issiqlik bilan ishlov berish bosib chiqarish jarayonida termal deformatsiyani to'xtatishi va qolib bo'shlig'ining to'g'ri o'lchamda ekanligiga ishonch hosil qilishi mumkin. Ma'lum bir avtomobil qolipi korpusi shuni ko'rsatadiki, issiqlik bilan ishlov berishdan so'ng, qolib bo'shlig'ining o'lchovli bardoshliligi ± 0,1 mm dan ± 0,02 mm gacha boradi, bu nozik quyish uchun zarur bo'lgan narsadir. Shu bilan birga, issiqlik bilan ishlov berish mog'orni aşınmaya bardoshli qiladi, bu uning ishlash muddatini ikki yoki uch baravar oshirishi mumkin.