Fatturi li jaffettwaw il-ħruxija tal-wiċċ fl-istampar 3D tal-metall

Il-ħruxija tal-wiċċ tal-partijiet tal-metall stampati 3D tvarja konsiderevolment skont firxa ta 'fatturi, u ġeneralment taqa' x'imkien bejn ftit mikrometri u diversi għexieren ta 'mikrometri. B'differenza mill-partijiet tradizzjonalment maħdumin bil-makna, fejn il-finitura tal-wiċċ hija fil-biċċa l-kbira funzjoni tal-ġeometrija tal-għodda u l-parametri tat-tqattigħ, il-manifattura tal-addittivi tal-metall tintroduċi sett ħafna usa 'ta' varjabbli - il-proċess tal-istampar innifsu, il-karatteristiċi fiżiċi tal-materjal li jkun qed jiġi stampat, u l-passi ta' wara-ipproċessar applikati wara kollha jinteraġixxu biex jiddeterminaw il-kondizzjoni finali tal-wiċċ. Il-fehim ta’ kif kull wieħed minn dawn il-fatturi jikkontribwixxi jgħin jispjega għaliex żewġ partijiet stampati mill-istess disinn jistgħu jispiċċaw bi kwalità tal-wiċċ differenti b’mod sinifikanti.

Fużjoni tas-sodda tat-trab tal-laser (L-PBF). Dan huwa wieħed mill-proċessi tal-istampar 3D tal-metall l-aktar komuni li qed jintużaw illum. Jaħdem billi juża laser ta'-enerġija għolja biex jiddewweb trab tal-metall, li mbagħad jinbena saff b'saff fil-forma tal-parti finali. Taħt kundizzjonijiet ideali, il-ħruxija tal-wiċċ b'dan il-proċess tista 'tiġi kkontrollata għal madwar Ra 10-30μm. Pereżempju, meta jiġu stampati partijiet tal-metall bi strutturi relattivament sempliċi bl-użu ta 'dan il-proċess, jistgħu jinkisbu livelli ta' ħruxija relattivament baxxi ladarba l-parametri jkunu ġew ottimizzati. Dan huwa minħabba li l-enerġija tal-lejżer hija pjuttost ikkonċentrata, li tippermetti kontroll preċiż fuq il-forma u d-daqs tal-pool tat-tidwib. Din il-preċiżjoni tfisser it-trab fjusis u munzelli b'mod aktar dens hekk kif jissolidifika, li jgħin biex titnaqqas il-ħruxija tal-wiċċ sa ċertu punt. In-natura ffukata sewwa tar-raġġ tal-lejżer tfisser ukoll li l-input termali fit-trab tal-madwar, mhux imdewweb jista 'jiġi minimizzat, u jnaqqas l-ammont ta' trab parzjalment sinterizzat li għandu t-tendenza li jeħel mat-truf ta 'karatteristika stampata u jikkontribwixxi għal finitura aktar maħduma.

Tidwib tar-raġġ ta 'elettroni (EBM). Dan il-proċess juża raġġ ta 'elettroni biex jiskennja u jiddewweb trab tal-metall. Partijiet stampati bl-użu ta 'dan il-proċess tipikament jaqgħu f'medda ta' ħruxija ġenerali simili, għalkemm ir-riżultati jistgħu jvarjaw skont il-karatteristiċi tar-raġġ tal-elettroni u l-istrateġija tal-iskannjar użata. Ir-raġġi tal-elettroni jġorru enerġija għolja u joffru fokus eċċellenti, li jippermettu tidwib ta'-preċiżjoni għolja u formazzjoni ta' partijiet. F'applikazzjonijiet fejn ir-rekwiżiti tal-kwalità tal-wiċċ huma eżiġenti b'mod speċjali, l-irfinar-tal-parametri tal-proċess jista 'jġib il-ħruxija sa qrib Ra 10μm jew saħansitra inqas. Ta’ min jinnota li l-EBM tipikament titwettaq f’temperaturi elevati tal-kamra tal-bini-u taħt kundizzjonijiet ta’ vakwu, li tbiddel kif is-sodda tat-trab jaġixxi meta mqabbla mal-proċessi bbażati fuq il-laser-- it-temperatura elevata tnaqqas l-istress termali waqt il-bini, iżda tista’ wkoll tikkawża aktar partiċelli ta’ trab għal ftit partiċelli flimkien madwar EBM, li xi drabi hija r-raġunijiet. jippreżentaw karattru ta' ħruxija kemxejn differenti mill-uċuħ L-PBF anke meta l-valuri nominali tal-ħruxija jkunu simili.

Materjali differenti tal-metall. Il-punt tat-tidwib, il-viskożità, u karatteristiċi fiżiċi oħra ta 'materjal partikolari jaffettwaw direttament il-flussabilità u l-imġieba tat-tixrid tat-trab- matul il-proċess tal-istampar, li mbagħad jinfluwenza l-ħruxija tal-wiċċ. Pereżempju, ligi tal-aluminju - li għandhom punt ta 'tidwib relattivament baxx u fluss tajjeb - għandhom it-tendenza li jimlew il-vojt u jiffurmaw uċuħ lixxi aktar faċilment waqt l-istampar, u l-ħruxija tagħhom ġeneralment tista' tilħaq il-medda ta 'Ra 15-25μm. B'kuntrast, xi metalli b'punti ta 'tidwib ogħla u viskożità akbar, bħal ċerti superligi ta' -temperatura għolja, jistgħu ma jinfirxux u jingħaqdu bħala idealment matul il-proċess tal-istampar, u l-ħruxija tagħhom tista 'taħdem kemmxejn ogħla - tipikament fil-medda ta' Ra 20-35μm. Din id-differenza hija importanti fil-prattika: disinjatur tal-parti li jagħżel bejn liga tal-aluminju u superliga bbażata fuq-nikil għal applikazzjoni partikolari mhux biss qed jiżen proprjetajiet mekkaniċi u reżistenza għat-temperatura, iżda wkoll jaċċetta b'mod impliċitu finitura tal-wiċċ ta' linja bażi differenti qabel ma jiġi applikat kwalunkwe post-ipproċessar.

Kompożizzjoni tal-liga. Il-proporzjon ta 'elementi differenti fi ħdan liga taffettwa wkoll il-ħruxija tal-wiċċ. Pereżempju, ligi li fihom proporzjon ogħla ta 'elementi ossidizzati faċilment jistgħu jesperjenzaw degradazzjoni tal-kwalità tal-wiċċ minħabba ossidazzjoni li sseħħ matul il-proċess tal-istampar, li mbagħad iżid il-ħruxija. Dan l-effett huwa partikolarment rilevanti għall-proċessi tal-istampar 3D tal-metall li ma joperawx f'ambjent kompletament inert jew vakwu, fejn l-espożizzjoni tal-ossiġnu ta 'traċċa matul iċ-ċiklu tat-tidwib ta' kull saff tista 'takkumula f'effett li jista' jitkejjel fuq il-wiċċ lest tul bini li jista 'jinvolvi eluf ta' saffi individwali.

Trattament tas-sħana. Trattament tas-sħana xieraq jista 'jtaffi l-istress intern u jtejjeb l-istruttura metallurġika ta' parti, u b'hekk inaqqas il-ħruxija tal-wiċċ. Wara t-trattament bis-sħana, il-wiċċ ta 'parti jista' jsir notevolment aktar uniformi, bil-ħruxija mnaqqsa b'diversi mikrometri. Pereżempju, it-ttemprar ta 'parti tal-metall stampata wara l-bini jgħin biex jirfina l-istruttura tal-qamħ, u jagħmel il-mikrostruttura tal-wiċċ aktar uniformi. Il-ħruxija tista 'titnaqqas minn madwar Ra 20μm qabel it-trattament għal madwar Ra 15μm wara. Filwaqt li t-trattament bis-sħana spiss jiġi applikat primarjament biex ittaffi l-istress residwu u jtejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi bħall-duttilità, l-effett tiegħu fuq il-ħruxija tal-wiċċ huwa benefiċċju sekondarju utli - wieħed li d-disinjaturi kultant jinjoraw meta jippjanaw is-sekwenza sħiħa ta' wara l-ipproċessar-tal-parti, minkejja li jista' jnaqqas b'mod sinifikanti l-ammont ta' finitura mekkanika meħtieġa downstream.

Ipproċessar mekkaniku. It-tnaqqis tal-ħruxija b'mod sinifikanti jista 'jinkiseb permezz ta' metodi ta 'proċessar mekkaniku bħal xkatlar u illustrar. Ix-xkatlar ineħħi l-isporġenzi tal-wiċċ u l-imperfezzjonijiet, itejjeb il-flatness ġenerali tal-wiċċ. Illustrar imbagħad ikompli jirfina l-wiċċ, u jnaqqas il-ħruxija għal ftit mikrometri biss jew saħansitra inqas. Pereżempju, wara l-illustrar fin, il-ħruxija ta 'parti stampata 3D tal-metall tista' tilħaq taħt Ra 5μm, tissodisfa t-talbiet ta 'applikazzjonijiet b'rekwiżiti ta' finitura tal-wiċċ estremament għolja, bħal komponenti ta 'strumenti ottiċi. Dan it-tip ta 'sekwenza ta' finitura - trattament tas-sħana biex jistabbilizza l-materjal, segwit minn xkatlar biex jitneħħew il-karatteristiċi grossi tal-wiċċ, segwit minn illustrar biex tinkiseb il-kwalità finali tal-wiċċ - jirrifletti kif it-tnaqqis tal-ħruxija fil-manifattura tal-addittivi tal-metall rarament jitwettaq permezz ta 'pass wieħed. Minflok, tipikament tinvolvi kombinazzjoni f'saffi ta' trattamenti termali u mekkaniċi, kull wieħed jindirizza skala differenti ta' irregolarità tal-wiċċ, minn serħan tal-istress bl-ingrossa għal livell ta' intoppi tal-mikron-.

Meħuda kollha kemm hi, dawn it-tliet kategoriji ta' fatturi - tip ta' proċess, proprjetajiet materjali, u metodu ta' wara-ipproċessar - jinteraġixxu aktar milli jaġixxu b'mod indipendenti. Parti stampata permezz ta' L-PBF minn liga tal-aluminju ta'-viskożità baxxa b'-parametri ottimizzati sew tista' diġà tikseb ħruxija relattivament favorevoli kif-mibnija, filwaqt li l-istess disinn stampat minn superliga ta'{-viskożità għolja permezz tal-EBM jista' jibda minn linja bażi aktar aħrax{9} tkun applikata anki qabel ma tiġi applikata kwalunkwe proċessar ta' wara. Dan ifisser li l-kisba ta' finitura tal-wiċċ fil-mira għal applikazzjoni partikolari mhijiex sempliċiment kwistjoni ta' speċifikazzjoni ta' post-pass ta' pproċessar fl-aħħar tal-fluss tax-xogħol - jeħtieġ li jitqiesu l-proċess u l-għażla tal-materjal mill-bidu, peress li dawn id-deċiżjonijiet upstream jistabbilixxu l-livell prattiku u l-limitu massimu għal dak li jista' jikseb b'mod realistiku post-ipproċessar. Għal applikazzjonijiet b'rekwiżiti stretti ta 'finitura tal-wiċċ, il-fehim ta' kif dawn il-varjabbli jinteraġixxu jippermetti lill-inġiniera jagħżlu l-kombinazzjoni t-tajba ta 'proċess, materjal u metodu ta' finitura mill-bidu, aktar milli jippruvaw jikkumpensaw għal kundizzjoni inizjali ħażina tal-wiċċ permezz ta 'proċessar downstream estensiv u għali.