X'inhuma l-metodi komuni ta 'trattament tas-sħana għall-istampar 3D tal-metall?

1. Trattament ta 'ttemprar: teħles mill-istress li jibqa' u tagħmel id-dimensjonijiet aktar stabbli.
Il-proċess ta 'ttemprar jinvolvi t-tisħin tal-parti għal ċerta temperatura (ġeneralment taħt it-temperatura tar-rikristallizzazzjoni), iżżommha hemm għal ammont ta' żmien stabbilit, u mbagħad tkessaħha bil-mod. Dan jirrilaxxa stress intern fil-materjal, jirfina jew jirrikristallizza l-ħbub, u jtejjeb il-prestazzjoni tal-ipproċessar u l-istabbiltà dimensjonali.
Fejn tużah:
Serħan mill-istress: Il-metodu tat-tidwib tas-sodda tat-trab tal-laser (SLM) jista 'jħalli stress residwu peress li jibred daqshekk malajr. It-ttemprar jista 'jgħin biex ibaxxu l-livelli ta' stress biex iżomm il-materjal milli jitgħawweġ jew jinqasam waqt l-ipproċessar jew l-użu aktar tard. Pereżempju, il-partijiet strutturali tal-inġenji tal-ajru spiss jiġu ttemprati f'600–650 grad wara l-istampar, li jbaxxi l-istress b'aktar minn 80%.
It-titjib tal-plastiċità: It-ttemprar jirfina d-daqs tal-qamħ ta 'partijiet stampati ta' liga tat-titanju (bħal Ti6Al4V) u jżid it-titwil tagħhom minn 15% sa 20%, u jagħmilhom aħjar għal partijiet li jeħtieġ li jiġu ffurmati kiesaħ.
Stabbilizzazzjoni dimensjonali: Forom ta 'preċiżjoni jew partijiet ottiċi jistgħu jwaqqfu d-drift dimensjonali li jiġri meta t-tensjoni tiġi rilaxxata permezz ta' trattament ta 'ttemprar, li jilħaq standards ta'-preċiżjoni għolja.
Fil-każ li jsiru żennuni tal-fjuwil għal magni LEAP, GE Aviation użat teknoloġija ta 'ttemprar biex tnaqqas l-istress residwu ta' partijiet stampati minn 300MPa għal inqas minn 50MPa. Dan għamel il-partijiet ferm aktar stabbli f'settings ta'-pressjoni għolja u-temperatura għolja.
2. Trattament b'soluzzjoni u tixjiħ: tagħmel il-liga aktar b'saħħitha
Prinċipju tal-proċess:
Trattament ta' soluzzjoni solida: Tissaħħan il-liga għal żona ta' fażi waħda ta'-temperatura għolja- biex tħoll bis-sħiħ l-atomi tas-solut, li tiġġenera soluzzjoni solida supersaturata, segwita minn tkessiħ rapidu (bħal tkessiħ tal-ilma) biex tippreserva l-istruttura ta'-temperatura għolja.
Trattament tal-ħin: Żomm is-soluzzjoni solida supersaturata f'temperatura aktar baxxa (tipikament bejn 100 u 500 grad) biex tkisserha u tifforma fażijiet ta 'tisħiħ bħall-'fażi. Dan se jagħmel il-materjal ħafna aktar b'saħħtu u diffiċli.
Eżempju ta' Użu:
Ligi b'temperatura għolja bbażati fuq-nikil-bħal Inconel 718 jeħtieġu trattament ta 'soluzzjoni solida (980–1010 grad ) u trattament ta' tixjiħ (720 grad × 8h+620 grad × 8h) wara l-istampar. Għandhom saħħa tensili ta 'aktar minn 1500MPa, li hija b'saħħitha biżżejjed għad-diski tat-turbini tal-magni tal-inġenji tal-ajru.
Liga ta 'l-aluminju, bħal AlSi10Mg, issir 30% aktar diffiċli wara t-trattament tas-sħana T6 (505 grad ta' soluzzjoni solida + 170 grad ta 'tixjiħ). Dan jagħmilha tajba għal partijiet strutturali ħfief.
Biex tikseb l-aħjar taħlita ta 'saħħa u toughness, il-liga tat-titanju Ti6Al4V tiġi ttrattata b'soluzzjoni solida (950 grad) u tixjiħ (550 grad). Dan jagħmilha tajba għall-impjanti ortopediċi.
Pereżempju, il-kamra tal-kombustjoni tal-magna Raptor ta 'SpaceX hija mibnija minn partijiet stampati ta' Inconel 718 li jibqgħu b'saħħithom anke wara li jissaħħnu għal 2000 grad Celsius għal żmien twil, li jagħmilha possibbli li jintużaw rokits għal darb'oħra.
3. Ippressar iżostatiku sħun (HIP): teħles mid-difetti interni u tagħmel il-materjal aktar dens
Prinċipju tal-proċess: F'HIP, il-partijiet jitqiegħdu f'kontenitur ta' pressjoni għolja -u esposti għal atmosfera ta' gass inert (bħal argon) b'temperatura għolja (tipikament 1000–1200 grad) u pressjoni għolja (100–200 MPa). Dan jikkawża li l-materjal jibdel il-forma, jagħlaq il-pori u l-mikroxquq, u jilħaq kważi 100% densità.
Każ ta' Użu:
Ix-xfafar tat-turbini u l-kmamar tal-kombustjoni huma żewġ partijiet importanti tal-inġenji tal-ajru li jeħtieġ li jkunu kapaċi jimmaniġġjaw temperaturi u razez għoljin ħafna. It-trattament tal-ġenbejn jista 'jiffissa problemi bit-twaħħil ta' bejn is-saffi u jagħmel il-ħajja tal-għeja 3 sa 5 darbiet itwal.
It-trattament tal-ġenbejn jintuża fuq impjanti mediċi inklużi tazzi aċetabulari u apparati tal-fużjoni tas-sinsla biex jiġi żgurat li l-materjali jkunu ħielsa mill-pori-, ibaxxu l-periklu tar-rilaxx tal-jone tal-metall, u jissodisfaw l-istandards stretti tal-FDA għall-bijokompatibilità.
HIP jista 'jiffissa problemi kkawżati minn appoġġ intern li jibqa' f'partijiet strutturali kumplessi, inklużi żennuni tal-magni b'kanali ta 'tkessiħ, biex jiġi żgurat li jaħdmu tajjeb.
Pereżempju, Siemens Energy tutilizza trattament HIP biex tagħmel xfafar tat-turbini tal-gass. Dan inaqqas il-porożità tal-partijiet stampati minn 0.5% għal 0.01%, itejjeb il-prestazzjoni ta 'crep-temperatura għolja b'40%, u jagħti lix-xfafar ħajja ta' aktar minn 100,000 siegħa.
4. Tkessiħ u ttemprar: issib il-bilanċ it-tajjeb bejn l-ebusija u t-toughness
Prinċipju tal-proċess:
Tkessiħ: Issaħħan il-biċċiet għat-temperatura fejn isiru awstenite u mbagħad tkessaħhom malajr (pereżempju, biż-żejt jew bl-ilma) biex issir struttura martensitika li tkun iebsa ħafna.
Ittemprar: Biex tkisser il-martensite, neħħi l-istress tat-tifi, u tagħmel il-materjal aktar iebes, żommu f'temperatura aktar baxxa (150-650 grad).
Fejn jista' jintuża:
Azzar tal-għodda: L-azzar tal-moffa tax-xogħol bis-sħana H13, per eżempju, jitkessaħ f'1050 grad u jittemprat f'580 grad wara l-istampar. Għandha ebusija ta '52HRC u żieda ta' 50% fil-prestazzjoni tal-għeja termali, li tagħmilha tajba għall-forom tal-ikkastjar die-.
It-tkessiħ (1050 grad) u t-tempraġġ ta '-temperatura baxxa (200 grad) jagħmlu l-istainless steel, bħal 316L, aktar b'saħħtu u aktar reżistenti għall-korrużjoni. Dan jagħmilha għażla tajba għal tagħmir kimiku.
Wara soluzzjoni solida u trattament ta 'tixjiħ, azzar li qed tixjieħ martensitiku bħal 18Ni300 jista' jilħaq saħħa sa 2000MPa. Huwa utilizzat għal forom ta'-preċiżjoni għolja jew partijiet ta' strutturi aerospazjali.
Boeing timpjega l-proċess tat-tempra tat-tifi biex tagħmel partijiet tal-inżul tal-liga tat-titanju stampati 3D. Dan jagħmilhom aktar iebsa kontra l-impatti (35J/cm²) filwaqt li jżommu s-saħħa tagħhom għolja, li huwa dak li teħtieġ l-FAA għaċ-ċertifikazzjoni tal-ajrunavigabbiltà.
5. Trattament tas-sħana ċikliku: it-titjib tal-mikrostruttura tas-superliga
Prinċipju tal-proċess: Il-mikrostruttura tal-materjal hija kkontrollata billi tgħaddi minn diversi ċikli ta 'tisħin u tkessiħ. Dan jinkludi rfinar tad-daqs tal-qamħ u li d-distribuzzjoni tal-kompożizzjoni tkun aktar uniformi, li huwa tajjeb għal superligi bbażati fuq in-nikil-li huma diffiċli biex jiġu mgħoddija bil-magni.
Meta tuża:
CMSX-4 liga ta 'kristall wieħed: Wara l-istampar, tgħaddi minn trattament tas-sħana f'diversi stadji (1280 grad għal sagħtejn, 1120 grad għal 4 sigħat, u 870 grad għal 24 siegħa) biex teħles mis-segregazzjoni tad-dendriti u tagħmilha aħjar f'temperaturi għoljin.
It-trattament tas-sħana ċikliku jista 'jtejjeb id-distribuzzjoni tal-karburi u jagħmel ligi bbażati fuq il-kobalt-bħas-Stellite 6 20% aktar reżistenti għall-ilbies, u jagħmilhom tajbin għall-uċuħ tas-siġillar tal-valvi.
F'xenarju tipiku, Rolls Royce impjegat trattament tas-sħana ċikliku biex tagħmel diski tat-turbini tal-magni tal-inġenji tal-ajru RB3025. Dan żied il-ħajja ta 'għeja ta' ċiklu baxx ta 'partijiet stampati minn 5000 ċiklu għal 20000 ċiklu, li għen biex issir ġenerazzjoni ġdida ta' magni.
6. Xejriet u Problemi fl-Industrija
Kontroll intelliġenti: algoritmi AI jibdlu l-issettjar tat-trattament tas-sħana fuq il-fly billi jżommu għajnejk fuq id-data tat-temperatura u l-istress f'ħin reali. Dan iħallik tirregola "forn wieħed, politika waħda" eżattament.
Proċess kompost: Billi tgħaqqad it-trattament tas-sħana ma 'HIP, kisi tal-wiċċ, u proċessi oħra, għandna soluzzjoni integrata msejħa "kisi tat-trattament tas-sħana tal-istampar" li taħdem aħjar u aktar malajr.
Adattabilità tal-materjal: Biex l-istampar 3D isir aktar utli, materjali tal-metall ġodda bħal ligi ta 'entropija għolja u ligi amorfi jeħtieġ li jiġu ttrattati bis-sħana-b'modi innovattivi.
Diffiċli
Spiża: L-investiment qawwi u l-ispejjeż operattivi tat-teknoloġija HIP jagħmluha diffiċli għan-negozji ta'-daqs żgħir u medju biex jaffordjaw.
Kontroll tad-deformazzjoni: Waqt it-trattament bis-sħana, partijiet strutturali kumplessi jistgħu jimformaw, għalhekk id-disinn ta 'appoġġ jeħtieġ li jittejjeb permezz ta' simulazzjoni.
Defiċjenza standard: L-industrija m'għandhiex sett wieħed ta 'regoli għall-proċessi tat-trattament tas-sħana, u jeħtieġ li jkun hemm sistema standard ta' katina komprensiva minn materjali għal partijiet.