Kif tevalwa l-ħajja tal-għeja tal-partijiet stampati 3D tal-metall?

1. Ittestjar standardizzat: Twaqqif ta 'punti ta' riferiment għall-evalwazzjoni
L-Organizzazzjoni Internazzjonali għall-Istandardizzazzjoni (ISO) u s-Soċjetà Amerikana għall-Evalwazzjoni u l-Materjali (ASTM) jistabbilixxu r-regoli bażiċi għall-valutazzjoni tal-ħajja tal-għeja ta 'oġġetti stampati 3D tal-metall. L-istandard ASTM E466-21 huwa wieħed minn dawn. Huwa jistandardizza l-forma, id-daqs, il-metodu tat-tagħbija, u l-metodoloġija tal-ġbir tad-dejta tal-kampjuni tat-test sabiex ix-xjenzati jkunu jistgħu jittestjaw il-ħajja tal-għeja assjali tal-ligi tal-metall. Dan l-istandard jgħid:
Tlesti l-kampjun: il-proċeduri ta 'tidwib selettiv tal-lejżer (SLM) jew li jdub ir-raġġ ta' l-elettroni (EBM) jintużaw biex jistampaw vireg ċilindriċi standard jew kampjuni ta 'raġġ mgħawweġ biex jiżguraw li d-dimensjonijiet huma korretti. Pereżempju, ditta waħda tal-magna tal-avjazzjoni bidlet l-issettjar tal-istampar sabiex il-ħruxija tal-wiċċ tal-kampjuni Ti6Al4V marret minn RA 12 μm għal RA 3.2 μm. Dan naqqas ħafna ċ-ċans ta 'konċentrazzjoni ta' tensjoni.
Kontroll Ambjentali: Biex iżżomm l-influwenzi ambjentali milli taffettwa l-imġieba ta 'għeja, żżomm għajnejk mill-qrib fuq it-temperatura tal-ambjent tal-ittestjar (± 2 grad), umdità (± 5% RH), u konċentrazzjoni ta' ossiġenu. Pereżempju, waqt li ttestja kampjuni ta 'l-istainless steel 316L f'ambjent ta' sprej tal-melħ, huwa meħtieġ li jiġu replikati l-kundizzjonijiet tal-oċean biex tevalwa l-prestazzjoni tar-reżistenza għall-għeja tal-korrużjoni.
Ġbir u analiżi tad-dejta: Uża metodi statistiċi biex tagħmel kurvi S - n biex issib il-limitu tal-għeja tal-kundizzjonijiet materjali, tista 'tissorvelja l-ħinijiet taċ-ċiklu, rispons għall-istress, u ħin ta' ksur f'ħin reali. Manifattur tal-apparat mediku ttestja l-ġonta artifiċjali tal-kromju stampat 3D tal-kromju 10 darbiet u sab li s-saħħa tal-għeja tagħha hija aktar minn 95% ta 'dik tal-partijiet falsifikati.
2. Karatterizzazzjoni tad-Difetti: Sib dak li kkawża l-falliment
Id-difetti interni għandhom effett kbir fuq kemm jistgħu jdumu oġġetti stampati 3D tal-metall. Studji wrew li d-dimensjonijiet, il-post, u l-allinjament ta 'difetti, pori, u partiċelli mhux imqaxxra mhux użati huma determinanti kritiċi fil-bidu ta' xquq ta 'għeja. Pereżempju, il-pori fil-liga Ti6Al4V li huma aktar minn 50 μm wiesgħa jistgħu jnaqqsu l-ħajja tal-għeja b'aktar minn 60%. Allura, għandna bżonn nużaw approċċi ta 'skoperta ta' skala multi - biex niddeskrivu kompletament id-difetti:
Ittestjar li ma jagħmilx ħsara lill-oġġett: x - Tomografija komputata tar-raġġi (CT) tintuża biex tkejjel l-ammont ta 'porożità u d-distribuzzjoni tal-ħsarat. Ittestjar ultrasoniku huwa wkoll użat biex jinstab problemi fl-irbit bejn is-saffi. Fornitur ta 'komponent ta' l-avjazzjoni speċifiku skopert permezz ta 'skanjar CT li l-irfinar tal-approċċ ta' skanjar jista 'jnaqqas il-porożità minn 0.8% għal 0.2%.
Analiżi tal-metalli: Ara l-bidla tal-mikrostruttura u ara kif it-trattament tas-sħana jaffettwa d-daqs tal-ħbub u l-kompożizzjoni tal-fażijiet. Pereżempju, ippressar isostatiku sħun (HIP) jista 'jagħmel il-ħbub tal-fażi alfa tal-liga Ti6Al4V iżgħar minn 5 μm, li żżid ħafna r-reżistenza għall-għeja.
Kejl ta 'stress residwu: Uża l-metodu ta' toqba żgħira tal-lejżer jew il-metodu ta 'diffrazzjoni tar-raġġi X - biex issib stress residwu fuq il-wiċċ u ara kif taffettwa r-rata li biha xquq jinfirxu. Ċertu produttur tal-karozzi uża sparatura biex iżid -400MPa ta 'stress kompressiv residwu, li għamel ir-roti tal-liga tal-aluminju jdumu tliet darbiet itwal.
3, Ottimizzazzjoni tal-Proċess: Immaniġġjar ta 'Perikli fis-Sors
L-issettjar tal-proċess tal-istampar għandu effett dirett fuq il-mikrostruttura u l-karatteristiċi tad-difetti tal-partijiet. Il-ħajja ta 'għeja tista' tkun imsaħħa ħafna minn fina - settings ta 'l-irfinar u post - proċessar:
Kontroll tad-Densità tal-Enerġija: Biex timminimizza l-ħsarat tat-tixrid ikkawżati minn enerġija żgħira jew wisq, għandek taġġusta l-qawwa tal-lejżer, il-veloċità tal-iskannjar, u l-ħxuna tas-saff. Pereżempju, kumpanija użat disinn sperimentali DOE biex issib li l-aħjar densità tal-enerġija għall-istampar SLM 316L l-istainless steel huwa 80J / mm ³, li jagħmilha 25% aktar b'saħħitha kontra l-għeja.
Ottimizzazzjoni tad-Direzzjoni tal-Kostruzzjoni: Agħmel l-anisotropija jkollha inqas effett fuq il-prestazzjoni tal-għeja. Pereżempju, il-ħajja tal-għeja ta 'kampjuni tat-tensjoni li huma perpendikulari għas-saff tal-istampar hija 40% inqas minn dik ta' kampjuni li huma paralleli magħha. Dan jista 'jitjieb ħafna billi jinbidlu l-angolu li fih huma mqiegħda l-partijiet.
Teknoloġija għall-kariga - proċessar:
L-ippressar isostatiku sħun (ġenbejn) jeħles mill-pori interni u jgħolli s-saħħa tal-għeja tal-liga Ti6Al4V minn 450MPa għal 620MPa.
Trattament tal-wiċċ: Li tagħmel il-wiċċ lixx, illustrar tal-vibrazzjoni jew illustrar elettrokimiku huwa użat. L-isparatura ta 'l-isparatura mbagħad tintuża biex iżżid l-istress kompressiv residwu. Pereżempju, il-ħajja tal-għeja ta 'xafra tal-magna tal-inġenju tal-ajru speċifika hija 1.2 darbiet dik ta' oġġett falsifikat wara taħlita ta 'peening ta' sparatura u illustrar tal-vibrazzjoni.
4. Twin Diġitali: Tbassir u Iċċekkjar ta 'Loop Magħluq
Il-proġett ewlieni tad-Dipartiment tad-Difiża ta 'l-Istati Uniti uża multi - fużjoni tas-sensor u teknoloġiji twin diġitali biex joħolqu sistema tal-linja magħluqa - għall-monitoraġġ tal-proċess tal-istampar u tbassar il-lonġevità tagħha.
Real - Monitoraġġ tal-ħin tat-temperatura tal-ġabra ta 'tidwib, akkumulazzjoni tas-sħana, u żvilupp tad-difetti bl-użu ta' taħlita ta 'sensuri ottiċi, infra-aħmar u akustiċi. Is-senser akustiku tal-Kumpanija Addiguru, pereżempju, jista 'jtella' bidliet minuti fil-mewġ tal-ħoss ġewwa metalli u jsib pori li huma 20 μ m jew dijametru akbar.
Immudellar ta 'ġemellaġġ diġitali: Agħmel kopji virtwali ta' kull parti, żomm rekord ta 'difetti, u ttestja kif jaħdmu taħt pressjonijiet varji. Is-softwer Genoa ta 'Alphastar juża simulazzjoni ta' mikrostruttura u mekkanika tal-ksur biex raden kemm il-partijiet idumu taħt 10 ⁷ ċikli, b'rata ta 'żball ta' inqas minn 10%.
Ittestjar fil-laboratorju: Uża l-ittestjar tal-għeja biex tiżgura li l-mudell huwa korrett. L-Università ta 'Auburn ittestjat kampjuni ta' Ti6Al4V stampati 3D 10 darbiet u sabet li l-ħajja antiċipata tal-mudell diġitali twin qabblet il-valur attwali b'92%.
5. Prattika tal-Industrija: Tagħlim minn każijiet tal-passat
GE Aviation tuża t-teknoloġija SLM biex tipprintja ż-żennuni tal-karburant tal-qabża fl-industrija tal-ajruspazju. Dawn iż-żennuni jdumu darbtejn sakemm il-partijiet foloz tradizzjonali u tittajjar għal aktar minn 10 miljun siegħa mingħajr ma tfalli.
Fil-qasam mediku, Johnson & Johnson 3D stampati tal-liga tal-kobalt tal-ġenb tal-ġenb tal-ġonta tal-liga li għaddew 10 ċikli fl-ittestjar tal-għeja li jimitaw ambjent uman. Dan huwa ħafna aħjar mill-istandard tal-industrija ta '5 × 10 ċikli.
Fl-industrija tal-karozzi, BMW Group timpjega ġkieket tal-ilma tal-aluminju stampati 3D li huma 40% eħfef grazzi għall-ottimizzazzjoni tat-topoloġija. Huma jużaw ukoll trattament termali T6 biex jagħmluhom idumu aktar minn 2000 siegħa, li hija perfetta għal magni li jimxu f'kundizzjonijiet ħorox ħafna.