Mill-manifattura sottrattiva tradizzjonali għal manifattura addittiva emerġenti, metodi differenti ta 'fabbrikazzjoni u proċessar tal-metall għandhom impatt sinifikanti fuq l-istruttura tal-materjal u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-prodott finali. L-influwenza ta 'metodi ta' manifattura tradizzjonali fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-metalli ġiet rikonoxxuta b'mod wiesa ', iżda r-relazzjoni bejn il-proċessi ta' manifattura addittiva u l-karatteristiċi tal-prodott hija pjuttost kumplessa u hija suġġett importanti fil-qasam tar-riċerka.
Fost il-ħafna studji, l-impatt tal-interruzzjoni tal-proċess tal-istampar 3D fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet tal-partijiet tal-metall manifatturati b'mod addittiv huwa suġġett niċċa. Il-proċessi tal-manifattura tal-addittivi jiddependu fuq materjal tal-istampar kontinwament saff b'saff, b'rekwiżiti stretti ta 'tidwib u solidifikazzjoni. Meta l-proċess tal-istampar jiġi interrott, it-termodinamika li tikkontrolla s-saħħa tal-bonds u l-ġenerazzjoni tad-difetti fis-saff hija mfixkla. Interruzzjonijiet fil-proċessi tal-manifattura addittiv huma mistennija li jaffettwaw it-twaħħil bejn is-saffi, u jikkompromettu l-iżvilupp ta 'mikrostruttura uniformi u proprjetajiet mekkaniċi ta' partijiet tal-metall.
Anke mingħajr ma jiġu kkunsidrati l-interruzzjonijiet tal-proċess, hemm lok ċari għal titjib fil-manifattura ta 'addittivi tal-metall f'termini ta' preċiżjoni dimensjonali u proprjetajiet materjali. Waqt l-istampar 3D, il-kinetika tas-solidifikazzjoni u t-twaħħil bejn is-saffi jiddeterminaw l-istruttura tal-qamħ u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-parti, li huma rregolati minn gradjenti termali, rati ta 'tkessiħ, u ċikliżmu termali. Filwaqt li l-proċess ta 'fużjoni għall-istampar 3D huwa diffiċli biex jiġi kkontrollat, dawn il-fatturi jistgħu jiġu ottimizzati permezz ta' depożizzjoni u kontroll termali kontinwu u mhux interrott.
Madankollu, matul il-produzzjoni tal-istampar 3D, jistgħu jseħħu interruzzjonijiet tal-proċess minħabba l-ħtieġa possibbli li jiġu integrati elementi ta' monitoraġġ (bħal sensuri, attwaturi, u tagħmir għall-ġbir tal-enerġija), jimlew materjali, jibdlu l-iskedi tal-produzzjoni, eċċ. Barra minn hekk, jistgħu jseħħu wkoll interruzzjonijiet tal-proċess. minħabba qtugħ tad-dawl u ħsarat fil-magni. Meta l-proċess tal-istampar jiġi interrott, il-parti stampata se tiksaħ gradwalment, li tirriżulta fid-dehra ta 'difetti u mikrostrutturi mhux omoġenji minħabba interruzzjonijiet fiċ-ċikliżmu termali u gradjenti termali irregolari. Konsegwentement, il-proprjetajiet mekkaniċi tal-prodott finali huma kompromessi. Id-difetti possibbli jinkludu nuqqas ta 'fużjoni, kollass ta' keyhole, porożità, qsim tas-solidifikazzjoni, qsim ta 'stat solidu, saħħa ta' rbit interlaminari/superfiċje fqira, debinding mhux komplut tal-legaturi, eċċ.
L-impatt tal-interruzzjonijiet tal-proċess fuq il-prestazzjoni ġenerali tal-partijiet tal-istampar 3D
Għall-biċċa l-kbira tal-proċessi tal-istampar 3D tal-metall, l-interruzzjonijiet tal-proċess jidhru b'kulur viżibbli fil-ġonot, li jissejħu "marki tal-proċess". Fiż-żoni interrotti tal-kampjuni studjati, kemm bidliet fil-kulur minħabba effetti termali kif ukoll difetti fil-parti huma preżenti. Difetti viżibbli jistgħu jippersistu tul il-linji tal-interruzzjoni tal-proċess u huma mistennija li jkollhom impatt negattiv fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-kampjuni. Biex teżamina aktar il-kampjuni u l-kampjuni mqatta ', saru esperimenti NDT biex jevalwaw aktar il-bidliet potenzjali fl-istruttura tal-materjal u l-proprjetajiet mekkaniċi qabel u wara l-interruzzjoni tal-proċess.
Riċerkaturi mill-Università tal-Ġordan investigaw interruzzjonijiet tal-proċess waqt il-manifattura tal-addittiv tal-wajer tal-ark. Huma ħadu partijiet 130×17×150mm bħala l-oġġett tar-riċerka u użaw Ti-6Al-4V għall-istampar. Wara 8 sigħat u l-iffurmar, għoli laħaq 120mm, l-istampar ġie interrott, u l-proċess tal-istampar reġa' beda wara li l-ħin mejjet dam għal 6 sigħat. Matul dan iż-żmien, il-parti iffurmata tkessaħ għat-temperatura tal-kamra.
Kampjuni stampati mir-riċerkaturi jistgħu jinqatgħu għall-analiżi
Varjazzjonijiet fl-istorja termali tal-parti setgħu affettwaw il-formazzjoni tal-istruttura tal-qamħ. Id-differenza ewlenija bejn il-mikrostruttura fir-reġjuni tal-proċess tal-manifattura normali u interrott hija d-daqs tal-ħbub. Filwaqt li d-daqs tal-qamħ tal-kampjuni huwa pjuttost uniformi taħt kundizzjonijiet normali tal-proċess, il-kampjuni mir-reġjun fejn il-proċess ġie interrott kellhom daqsijiet tal-qamħ mhux uniformi. Id-differenzi fit-tessut u fid-daqs tal-qamħ fil-proċess normali u r-reġjuni tal-proċess interrott kienu s-sejbiet ewlenin tal-evalwazzjoni mikroskopika. Barra minn hekk, minħabba l-interazzjoni tal-kundizzjonijiet tas-saffi depożitati qabel u l-interazzjoni tal-proċess ta 'depożizzjoni l-ġdid, il-kundizzjonijiet tas-solidifikazzjoni (bħal forma ta' weldjatura u rata ta 'tkabbir), gradjenti termali, u rati ta' tkessiħ setgħu nbidlu, u l- mekkaniżmu tal-ġenerazzjoni tad-difetti se jkun affettwat ukoll.
Difetti viżibbli fil-linji ta' interruzzjoni tal-proċess
L-ittestjar permezz ta 'spettroskopija ultrasonika reżonanti żvela bidliet importanti fl-integrità tal-parti; l-ittestjar tal-proprjetajiet nanomekkaniċi sab tnaqqis fil-valuri tal-modulu u tal-ebusija ta 'Young f'żoni fejn il-proċess ġie interrott; Tomografija kompjuterizzata bir-raġġi X żvelat in-numru ta 'difetti li jinsabu fiż-żoni interrotti aktar u akbar fid-daqs mir-reġjuni l-oħra; attenwazzjoni sinifikanti tas-sinjal u backscatter huma murija fis-sinjal tal-ultrasound.
Immaġini CT taż-żona fejn il-proċess ġie interrott
L-ittestjar tal-proprjetajiet tal-materjal ikkonkluda li l-interruzzjoni tal-proċess kellha impatt sinifikanti fuq il-materjal primarju u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-parti. L-istruttura tal-qamħ, in-nisġa, u l-livelli tad-difetti tal-kampjuni fabbrikati fiż-żona interrotta jew wara dehru li kienu differenti minn kampjuni li ma esperjenzaw l-ebda interruzzjoni tal-proċess jew li kienu stampati qabel. B'mod partikolari, is-saħħa u l-integrità tal-parti huma aktar baxxi fir-reġjun interrott; u d-daqs u d-distribuzzjoni tad-difetti fir-reġjun interrott huma ħafna ogħla.
L-interruzzjonijiet tal-proċess jispiraw il-manifattura mill-ġdid u t-tiswija tal-istampar 3D
Peress li d-daqs u d-distribuzzjoni ta 'difetti bħal xquq u porożità intwerew li jibdlu b'mod sinifikanti l-integrità strutturali u l-proprjetajiet materjali ta' partijiet manifatturati b'mod addittiv, iż-żona ta 'tfixkil tista' tkun żona kritika li taffettwa s-sigurtà tal-istruttura ġenerali. Dan huwa speċjalment importanti meta jitqies xi tip ta 'tfixkil tal-proċess, speċjalment proċess ta' manifattura mill-ġdid jew tiswija bl-użu ta 'manifattura addittiva.
Għal din ir-raġuni, meta dawn il-komponenti jintużaw bħala komponenti kritiċi fl-applikazzjonijiet aerospazjali, mediċi u tat-trasport, il-proċess ta 'assigurazzjoni tal-kwalità ta' dawn il-komponenti jista 'jkun soġġett għal ttestjar ta' kwalità aktar strett u ittestjar mhux distruttiv. Is-severità u d-distribuzzjoni tad-difetti fir-reġjuni ta 'interruzzjoni tal-proċess jistgħu jitnaqqsu b'xi proċessi ta' qabel u ta 'wara l-fabbrika. It-tisħin minn qabel tal-parti għat-temperatura tal-manifattura qabel ma jerġa 'jibda l-proċess wara interruzzjoni inaqqas l-effetti ta' xokk termali u stress, u jnaqqas l-iżvilupp ta 'difetti u xquq. F'termini ta 'post-ipproċessar, diversi rimedji bħal proċessi ta' trattament bis-sħana jew ippressar isostatiku sħun (HIP) jistgħu jgħinu biex itejbu l-integrità u l-prestazzjoni tal-parti. Dawn il-kunsiderazzjonijiet proposti għandhom jiġu investigati fi studji futuri biex jiddeterminaw l-adegwatezza eżatta u l-impatt fuq il-kwalità tal-assemblaġġ finali.