Ποια επιφανειακά προβλήματα μπορεί πραγματικά να διορθώσει η αμμοβολή σε μεταλλικά 3D εκτυπωμένα μέρη;

Ο πελάτης παρέλαβε τα εξαρτήματα από ανοξείδωτο χάλυβα SLM περιμένοντας μια καθαρή, επαγγελματική μεταλλική εμφάνιση. Αντίθετα, οι επιφάνειες ήταν τραχιές σαν γυαλόχαρτο, με ορατές γραμμές στρώματος και διάσπαρτα σωματίδια σκόνης. Ένας άλλος πελάτης ενημερώθηκε ότι "η αμμοβολή θα το διορθώσει", για να ανακαλύψει αργότερα ότι ορισμένα προβλήματα παρέμειναν, οδηγώντας σε εκ νέου επεξεργασία και καθυστέρηση στην παράδοση.

Η αμμοβολή είναι μια από τις πιο συχνά συνιστώμενες επιφανειακές επεξεργασίες για μεταλλικά τρισδιάστατα εκτυπωμένα μέρη - αλλά είναι επίσης μια από τις πιο παρεξηγημένες. Μπορεί πραγματικά να διορθώσει τα επιφανειακά σας προβλήματα; Εντελώς; Ή μόνο εν μέρει; Και υπάρχουν προβλήματα που μπορεί να επιδεινωθούν;

Γιατί τα μεταλλικά 3D εκτυπωμένα μέρη χρειάζονται σχεδόν πάντα επιφανειακή επεξεργασία

Η σκληρή πραγματικότητα των-κατασκευασμένων μεταλλικών επιφανειών

Καθώς-οι δομημένες επιφάνειες από SLM/DMLS έχουν συνήθως τιμές Ra 6–20 μm, ενώ τα μέρη EBM συχνά φτάνουν τα 20–35 μm. Τα κοινά ζητήματα περιλαμβάνουν προεξέχουσες γραμμές στρώματος (φαινόμενο σκάλας), μερικώς λιωμένα σωματίδια σκόνης που έχουν κολλήσει στην επιφάνεια, πιτσίλισμα συγκόλλησης, υπολείμματα δομής στήριξης και οξείδωση επιφάνειας.

Στην εμπειρία παραγωγής μας με την υποστήριξη εκατοντάδων έργων, αυτά τα ζητήματα καθιστούν-τα κατασκευασμένα εξαρτήματα ακατάλληλα για τις περισσότερες λειτουργικές ή αισθητικές εφαρμογές χωρίς περαιτέρω επιλογές επεξεργασίας επιφάνειας μετάλλων τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Τα επιφανειακά προβλήματα δεν είναι όλα ίδια και δεν επιλύονται όλα με τον ίδιο τρόπο

Μια συχνή παρανόηση είναι ότι μια θεραπεία μπορεί να λύσει τα πάντα. Τα επιφανειακά προβλήματα εμπίπτουν σε κατηγορίες: προβλήματα μακροεντολών (γραμμές στρώσης, σημάδια στήριξης), μικροπροβλήματα (προσκόλληση σε σκόνη, πιτσίλισμα), χημικά προβλήματα (οξείδωση) και μηχανικά προβλήματα (υπολειπόμενη καταπόνηση).

Η αμμοβολή υπερέχει σε ορισμένα προβλήματα αλλά δεν αποτελεί καθολική λύση.

Πού ταιριάζει η αμμοβολή στην εργαλειοθήκη Post{0}}Επεξεργασία

Η αμμοβολή λειτουργεί ως το "πρώτο-βήμα καθαρότερο και ομοιόμορφο" στις περισσότερες ροές εργασίας. Υπερέχει στην προετοιμασία της επιφάνειας, αλλά σπάνια είναι το τελικό βήμα για εφαρμογές υψηλής ακρίβειας ή ιατρικές εφαρμογές.

Πίνακας 1: Ως-Προβλήματα δομημένης επιφάνειας και ποια ανάρτηση-Μέθοδοι επεξεργασίας τα αντιμετωπίζουν

Τι είναι η αμμοβολή

Η βασική αρχή (σε απλά αγγλικά)

Η αμμοβολή ωθεί τα λειαντικά μέσα με υψηλή ταχύτητα στην επιφάνεια του εξαρτήματος χρησιμοποιώντας πεπιεσμένο αέρα. Η κρούση αφαιρεί χαλαρά σωματίδια, λειαίνει τις ανωμαλίες και δημιουργεί μια ομοιόμορφη υφή. Οι βασικές παράμετροι περιλαμβάνουν τον τύπο του μέσου, το μέγεθος σωματιδίων, την πίεση (0,2–0,8 MPa), τη γωνία και την απόσταση.

Bead Blasting εναντίον Shot Blasting εναντίον Grit Blasting Ποια είναι η διαφορά;

Glass Bead Blasting: Σφαιρικές χάντρες για απαλό, ομοιόμορφο ματ φινίρισμα. Το πιο συνηθισμένο για ακρίβειαΥλικά τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων.

Steel Shot Blasting: Ισχυρότερο αποτέλεσμα peening, προσθέτει πίεση συμπίεσης.

Grit Blasting (οξείδιο του αργιλίου/καρβίδιο πυριτίου): Γωνιακά μέσα για επιθετικό καθαρισμό.

Για τα περισσότερα εξαρτήματα SLM, η ανατίναξη γυάλινων σφαιριδίων επιτυγχάνει την καλύτερη ισορροπία.

Βασικές παράμετροι που καθορίζουν το τελικό αποτέλεσμα

Τα λεπτότερα μέσα και η χαμηλότερη πίεση παράγουν πιο ομαλά αποτελέσματα. Οι υπερβολικά επιθετικές ρυθμίσεις μπορεί να καταστρέψουν τα λεπτά τοιχώματα ή να ενσωματώσουν ρύπους.

Πίνακας 2: Τύποι μέσων αμμοβολής

Τα επιφανειακά προβλήματα που μπορεί να διορθώσει η αμμοβολή

Πρόβλημα #1 - Προσκόλληση σωματιδίων σε σκόνη (το πιο κοινό πρόβλημα)

Τα μη λιωμένα σωματίδια σκόνης πυροσυσσωματώνονται στην επιφάνεια. Η αμμοβολή αφαιρεί το 95%+ αυτών, βελτιώνοντας δραματικά την καθαριότητα. Σε ένα ιατρικό πρωτότυπο έργο που υποστηρίξαμε, αυτό το βήμα εξάλειψε τα ορατά σωματίδια που θα είχαν αποτύχει στην επικύρωση καθαριότητας.

Πρόβλημα #2 - Ελαττώματα πιτσιλίσματος συγκόλλησης και σφαίρας

Η αστάθεια λέιζερ δημιουργεί σφαιρίδια πιτσιλίσματος. Η ανατίναξη γυάλινων σφαιριδίων αφαιρεί αποτελεσματικά τα πιο χαλαρά πιτσίλισμα.

Πρόβλημα #3 - Γραμμές ορατού επιπέδου και εφέ σκάλας

Η αμμοβολή μειώνει την οπτική προβολή των γραμμών στρώσης κατά 60-70% και βελτιώνει το Ra κατά 40-50%, αλλά δεν μπορεί να εξαλείψει την υποκείμενη γεωμετρία.

Πρόβλημα #4 - Οξείδωση και αποχρωματισμός επιφάνειας

Αποτελεσματικό για ελαφριά οξείδωση σε τιτάνιο και ανοξείδωτο χάλυβα. Πρέπει να ακολουθείται από παθητικοποίηση.

Πρόβλημα #5 - Μη-Ομοιόμορφη ματ εμφάνιση και ασυνεπής υφή

Η αμμοβολή υπερέχει στη δημιουργία ομοιόμορφης υφής σε όλες τις παρτίδες, μειώνοντας τη διακύμανση Ra σε ±0,8 μm.

Τι δεν μπορεί να διορθώσει η αμμοβολή

Δεν μπορεί να επιτύχει σφιχτή ανοχή διαστάσεων ή φινίρισμα καθρέφτη

Το τυπικό Ra μετά την-αμμοβολή είναι 1,5–6 μm. Το φινίρισμα καθρέφτη (Ra Λιγότερο ή ίσο με 0,1 μm) απαιτεί μηχανικό γυάλισμα + ηλεκτροστίλβωση.

Δεν μπορεί να διορθώσει παραμόρφωση ή παραμόρφωση διαστάσεων

Η αμμοβολή είναι καθαρά επιφανειακή διαδικασία. Η παραμόρφωση απαιτεί θερμική επεξεργασία ή HIP.

Δεν μπορεί να εξαλείψει το εσωτερικό πορώδες

Το πορώδες είναι ένα εσωτερικό ελάττωμα. Μόνο το HIP το αντιμετωπίζει αποτελεσματικά.

Μπορεί στην πραγματικότητα να προκαλέσει προβλήματα εάν γίνει λάθος

Οι κίνδυνοι περιλαμβάνουν παραμόρφωση λεπτού-τοιχώματος (ειδικά<1.0 mm walls), iron contamination on titanium, or uneven results on complex geometries. In one case we observed, excessive pressure on thin aluminum walls caused visible distortion.

Υλικό-από-Οδηγό υλικού

Ανοξείδωτος χάλυβας (316L, 17-4PH) - Το πιο επιεικής

Εξαιρετικά αποτελέσματα με γυάλινες χάντρες. Πρέπει να ακολουθείται από παθητικοποίηση ανά ASTM A967.

Τιτάνιο (Ti-6Al-4V) - Χειριστείτε με προσοχή

Χρησιμοποιήστε μόνο μη{0}}σιδηρούχα μέσα. Ποτέ μην πυροβολείτε χάλυβα λόγω του κινδύνου μόλυνσης από σίδηρο που μπορεί να θέσει σε κίνδυνο τη βιοσυμβατότητα.

Αλουμίνιο (AlSi10Mg) - Γρήγορο αλλά ευάλωτο

Απαιτεί πολύ χαμηλή πίεση για την αποφυγή παραμόρφωσης. Συχνά ακολουθείται από ανοδίωση.

Inconel και υπερκράματα νικελίου - Υψηλή σκληρότητα, υψηλή ζήτηση

Απαιτεί σκληρότερα μέσα, αλλά παράγει ανθεκτικές επιφάνειες για εφαρμογές σε υψηλές-θερμοκρασίες.

Αμμοβολή έναντι άλλων μεθόδων επεξεργασίας επιφανειών

Αμμοβολή εναντίον Ηλεκτροστίλβωσης

Η αμμοβολή προετοιμάζει την επιφάνεια. Η ηλεκτροστίλβωση το εξευγενίζει σε υψηλή στιλπνότητα και παθητικοποιεί. Η προ-αμμοβολή βελτιώνει την ομοιομορφία της τελικής ηλεκτροστίλβωσης κατά ~30%.

Αμμοβολή εναντίον μηχανικής στίλβωσης

Η αμμοβολή είναι ταχύτερη για ομοιόμορφη προετοιμασία. Το μηχανικό γυάλισμα επιτυγχάνει χαμηλότερα φινιρίσματα Ra και καθρέφτη.

Βιομηχανία-Συγκεκριμένες εφαρμογές και απαιτήσεις για αμμοβολή

Προετοιμασία επιφάνειας αεροδιαστημικής πριν από την επίστρωση και την επιθεώρηση

Χρησιμοποιείται για πρόσφυση επίστρωσης και προετοιμασία FPI κάτω από αυστηρούς ελέγχους NADCAP.

Υφή επιφάνειας ελεγχόμενης ιατρικής συσκευής για βιοσυμβατότητα

Η ελεγχόμενη τραχύτητα προάγει την οστεοενσωμάτωση στα εμφυτεύματα (στόχος Ra 1,0–3,0 μm).

Automotive Fast Turnaround for Prototype Validation

Γρήγορη ενοποίηση επιφανειών για πρωτότυπα και προετοιμασία επίστρωσης.

Τι να περιμένετε από άποψη κόστους και χρόνου παράδοσης για αμμοβολή

Για μικρά εξαρτήματα, η αμμοβολή κοστίζει συνήθως 8–30 $ ανά τεμάχιο και προσθέτει 0,5–2 ημέρες. Είναι ένα από τα πιο οικονομικά-βήματα όταν χρησιμοποιείται σωστά ως μέρος μιας ευρύτερης ροής εργασιών.

Επικοινωνήστε τώρα

Η αμμοβολή είναι ένα ευέλικτο,-οικονομικό πρώτο βήμα στην επεξεργασία επιφάνειας μετάλλων τρισδιάστατης εκτύπωσης που υπερέχει στον καθαρισμό, την ομοιομορφία και την προετοιμασία επιφανειών. Αφαιρεί αποτελεσματικά την πρόσφυση της σκόνης και το πιτσίλισμα, αλλά δεν μπορεί να αποδώσει φινιρίσματα καθρέφτη, να διορθώσει τη στρέβλωση ή να αντιμετωπίσει εσωτερικά ελαττώματα.

Για το επόμενο έργο σας που περιλαμβάνει Metal 3D Printing Materials, υποβάλετε τα αρχεία και τις απαιτήσεις επιφανειών σας για μια δωρεάν αναθεώρηση DFM. Η ομάδα μας θα σας προτείνει τον βέλτιστο συνδυασμό αμμοβολής και συμπληρωματικών επεξεργασιών για να επιτύχετε την ακριβή ποιότητα επιφάνειας που χρειάζεστε.

Αναφορές

MarketsandMarkets 2024: Μέγεθος και πρόβλεψη αγοράς βιομηχανικής αυτοματοποιημένης επεξεργασίας επιφανειών έως το 2028

Έκθεση Wohlers 2023: Υιοθέτηση ψηφιακής ιχνηλασιμότητας στην επεξεργασία επιφανειών μετάλλων AM

ASTM A967: Πρότυπο χημικής παθητικοποίησης για ανοξείδωτο χάλυβα

ASTM F86: Πρότυπο επεξεργασίας επιφάνειας για μεταλλικά χειρουργικά εμφυτεύματα

AMS 2430: Πρότυπο αποκόλλησης βολής για εξαρτήματα αεροδιαστημικής

Φύλλα τεχνικών δεδομένων EOS GmbH: Ως-τιμές δομημένης τραχύτητας επιφάνειας ανά υλικό και διεργασία

Εγχειρίδιο ASM International - Surface Engineering