Πώς να αποφύγετε την μηχανική παραμόρφωση μεταλλικών 3D εκτυπωμένων εξαρτημάτων;

一, Φάση σχεδίασης: Βελτιστοποίηση τοπολογίας με χρήση προσομοίωσης στρες
1. Προσομοίωση κατανομής της πίεσης και ανακατασκευή της δομής
Μια εταιρεία που κατασκευάζει πτερύγια στροβίλων για την αεροδιαστημική βιομηχανία χρησιμοποίησε το λογισμικό Simufact Additive για να εκτελέσει μια προσομοίωση θερμικής μηχανικής σύζευξης. Παρατήρησαν ότι τα τυπικά σχέδια δείχνουν συγκέντρωση τάσης στη ζώνη μετάβασης της ρίζας της λεπίδας. Η αλλαγή της μετάβασης στη σωστή γωνία σε μια στρογγυλεμένη γωνιακή μετάβαση με ακτίνα 5 mm και η πλήρωση της περιοχής που δεν υφίσταται τάση με μια δομή πλέγματος μείωσε την κορυφή της τάσης από 420 MPa σε 280 MPa και την παραμόρφωση εκτύπωσης κατά 62%. Αυτό το σενάριο δείχνει ότι η βελτιστοποίηση τοπολογίας που βασίζεται σε προσομοίωση μπορεί να βρει υψηλά-σημεία πίεσης εκ των προτέρων και να κάνει την κατανομή του στρες ακόμη και αλλάζοντας τη δομή.
2. Έξυπνος σχεδιασμός κατασκευών που συντηρούν
Οι εμπειρικοί τύποι χρησιμοποιούνται στον παραδοσιακό σχεδιασμό στήριξης, ο οποίος μπορεί εύκολα να προκαλέσει τη συσσώρευση θερμότητας σε μια περιοχή. Το λογισμικό VoxelDance Engineering της Manga Technology χρησιμοποιεί τεχνολογία αντιστάθμισης παραμόρφωσης σάρωσης για να δημιουργήσει αυτόματα δομές στήριξης που ταιριάζουν στα σχήματα των εξαρτημάτων. Αυτή η μέθοδος βελτιώνει την πυκνότητα της κατανομής στήριξης κατά την εκτύπωση τεχνητών λαβών αρμών σε εταιρεία ιατρικών συσκευών. Μειώνει το βάθος της επιφανειακής ζημιάς που προκαλείται από την αφαίρεση του στηρίγματος μετά την πυροσυσσωμάτωση από 0,3 mm σε 0,05 mm και μειώνει την ποσότητα του υλικού στήριξης που απαιτείται κατά 30%.
3. Κατασκευή μοντέλου για αντιστάθμιση παραμόρφωσης πριν-
Για σώματα υδραυλικών βαλβίδων αεροσκαφών που πρέπει να έχουν ακρίβεια ± 0,02 mm, η Platinum Technology Company χρησιμοποιεί μια διαδικασία κλειστού-βρόχου που ονομάζεται "αντιστάθμιση σάρωσης εκτύπωσης". Σε αυτή τη διαδικασία, το αρχικό μοντέλο εκτυπώνεται με ανοξείδωτο χάλυβα 316L και ο σαρωτής ATOS Triple Scan 3D λαμβάνει τα πραγματικά δεδομένα παραμόρφωσης. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για τη δημιουργία ενός μοντέλου αντίστροφης προ{6}}παραμόρφωσης στο λογισμικό Magic. Μετά από δύο γύρους διόρθωσης, η βασική ανοχή διαστάσεων των εξαρτημάτων αυξήθηκε από ± 0,15 χιλιοστά σε ± 0,03 χιλιοστά, που είναι αυτό που χρειάζονται τα πρότυπα της αεροπορίας.
2, Στάδιο διαδικασίας: Συνεργατικός έλεγχος πολλαπλών παραμέτρων
1. Αλλαγή των ρυθμίσεων του laser on the fly
Ο εξοπλισμός Huashu High Tech FS200M άλλαξε δυναμικά την ισχύ λέιζερ και την ταχύτητα σάρωσης κατά την εκτύπωση του θαλάμου καύσης ενός συγκεκριμένου κινητήρα, παρακολουθώντας το πεδίο θερμοκρασίας της λιωμένης πισίνας σε πραγματικό χρόνο. Στην περιοχή πάχους τοιχώματος 3mm χρησιμοποιήθηκε η παράμετρος 800W/1200mm/s και στην περιοχή πάχους τοιχώματος 0,8mm χρησιμοποιήθηκε η παράμετρος 600W/800mm/s. Αυτή η ρύθμιση παραμέτρων διαχωρισμού μειώνει την εισροή θερμότητας σε τμήματα με λεπτά τοιχώματα κατά 40% και την υπολειπόμενη τάση κατά 55%. Διορθώνει επίσης το πρόβλημα παραμόρφωσης πυροσυσσωμάτωσης στη δομή προβόλου 0,5 mm.
2. Βελτίωση της διαδικασίας απόθεσης σκόνης
Ο εξοπλισμός EOS M 400-4 χρησιμοποιεί τεχνολογία προσαρμοστικής διασποράς σκόνης για να αντιμετωπίσει την επίδραση του πάχους του στρώματος σκόνης στην παραμόρφωση. Διατηρεί το πάχος του στρώματος στα 40 μ m στην περιοχή στήριξης και το αλλάζει δυναμικά σε 25 μ m στην ελεύθερη-περιοχή επιφάνειας. Τα δεδομένα δοκιμής καταδεικνύουν ότι αυτή η προσέγγιση μειώνει την εσφαλμένη ευθυγράμμιση των τμημάτων με λεπτό τοίχωμα από 0,12 mm σε 0,03 mm και αυξάνει την τιμή Ra της τραχύτητας της επιφάνειας από 12,5 μ m σε 6,3 μ m.
3. Έλεγχος της ατμόσφαιρας μέσω αδρανούς αερίου
Η συσκευή Platinum BLT-S800 διατηρεί τα επίπεδα αέρα και υγρασίας πολύ χαμηλά (λιγότερο από 10% RH και 50 ppm) ενώ εκτυπώνει ορθοπεδικά εμφυτεύματα από κράμα τιτανίου. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας ένα σύστημα ελέγχου κλειστού-βρόχου. Πειράματα που συγκρίνουν διαφορετικά περιβάλλοντα έχουν δείξει ότι αυτό μπορεί να μειώσει τον ρυθμό οξείδωσης της σκόνης από 0,8% σε 0,15%. Αυτό λύνει το πρόβλημα των μεμβρανών οξειδίου που καθιστούν δύσκολη τη σύνδεση των στρωμάτων και καθιστά τα μέρη ισχυρότερα κατά 18%.
3,Το στάδιο επεξεργασίας μετά-είναι όταν επιδιορθώνονται τα ελαττώματα και βελτιώνεται η απόδοση.
1. Επεξεργασία πύκνωσης με θερμή ισοστατική πίεση (HIP).
Μια συγκεκριμένη επιχείρηση κινητήρων αεροσκαφών χρησιμοποίησε εξοπλισμό θερμής ισοστατικής συμπίεσης QIH-15L για την εργασία σε εξαρτήματα κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας Inconel 718. Η διατήρηση των εξαρτημάτων στους 1200 βαθμούς /150 MPa για 4 ώρες τα έκανε πιο πυκνά (από 99,2% σε 99,98%) και λιγότερο πορώδη (από 0,3% σε 0,002%). Η διάρκεια κόπωσης των επεξεργασμένων εξαρτημάτων είναι τρεις φορές μεγαλύτερη και τα ελαττώματα μικρορωγμών που σχηματίστηκαν κατά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης έχουν εξαφανιστεί εντελώς.
2. Διαδικασία θερμικής επεξεργασίας βαθμίδωσης
Για σώματα υδραυλικών βαλβίδων από ανοξείδωτο χάλυβα 316L, κάντε μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας τριών-βημάτων: ανόπτηση ανακούφισης από την πίεση στους 550 βαθμούς για 2 ώρες, επεξεργασία διαλύματος στους 1050 βαθμούς για 1 ώρα και επεξεργασία γήρανσης στους 480 βαθμούς για 4 ώρες. Αυτή η διαδικασία κάνει τα εξαρτήματα πιο σκληρά, πηγαίνοντας από 180HV σε 280HV, και μειώνει την υπολειπόμενη τάση, πηγαίνοντας από 320MPa σε 80MPa. Αυτό διορθώνει το πρόβλημα της επαναφοράς διαστάσεων μετά την κατεργασία.
3. Τεχνολογία για την αφαίρεση της έξυπνης υποστήριξης
Στον εξοπλισμό DMG MORI LASERTEC 65 3D, χρησιμοποιείται ένα κέντρο κατεργασίας σύνδεσης πέντε αξόνων για την αφαίρεση στήριξης: η δύναμη κοπής παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο μέσω του συστήματος ελέγχου δύναμης και ο ρυθμός τροφοδοσίας προσαρμόζεται αυτόματα. Οι δοκιμές έχουν δείξει ότι αυτή η τεχνολογία καθιστά 40% ευκολότερη την αφαίρεση του υποστηρίγματος και διατηρεί το βάθος της επιφανειακής ζημιάς εντός 0,02 χιλιοστών, που είναι αυτό που χρειάζονται τα εξαρτήματα της αεροπορίας για να παραμείνουν ανέπαφα.