Szükséges-e stresszoldó kezelés a formanyomtatás után?

一, A fennmaradó stressz kialakulásának módja és az általa jelentett kockázatok
1. A stressz eredeteinek változatossága
Három alapvető változótípus létezik, amelyek maradék feszültséget okoznak a formanyomtatási folyamat során:
Eltérő folyamatparaméterek: Ha a lézerteljesítmény, a pásztázási sebesség és a rétegvastagság nincs megfelelően beállítva, a rétegek közötti zsugorodás mértéke eltérő lehet, ami rétegközi nyírófeszültséget okozhat. Ha például 3D-s fotó-nyomtatásnál kikeményedett kerámiát, a rétegvastagság változása (50–100 μm) és az elégtelen UV-sugárzás a rétegek közötti feszültség felhalmozódását okozhatja, ami az izzítatlan cirkónium-oxid állványok akár 18%-os törését is okozhatja.
Anyagtulajdonságok korlátai: Fémporágyas olvasztással (PBF) történő nyomtatáskor a gyors lehűtés egyenetlen szemcsefinomulást, bizonyos helyeken nagy-sűrűségű elmozdulásokat és mikrofeszültségeket okoz. Például a 3D-nyomtatott, kezeletlen H13 formaacélban a maradó feszültség akár az anyag folyáshatárának 30-50%-a is lehet.
A tartószerkezetek eltávolítása és a felületek polírozása olyan utófeldolgozási{0}}feladatok, amelyek további mechanikai igénybevételt okozhatnak. Például, ha az öntőforma mechanikai megmunkálása után nem{2}}mentesül a feszültségtől, a kioltási deformáció 40-60%-kal nőhet.
2. A stressz sok szempontból veszélyes lehet
Ha a maradék stresszt nem kezelik megfelelően, az a következő problémákhoz vezet:
Méretbeli instabilitás: Feszültség feloldásakor a forma megvetemedik és alakját megváltoztatja, a pontosság eltérése több mint ± 80 μm, ami sokkal rosszabb, mint az orvosi minőségű formák kritériumai (± 50 μm).
A teljesítmény romlása: A nagy igénybevételnek kitett helyeken valószínűleg mikrorepedések keletkeznek, ami csökkenti a fáradási szilárdságot és az ütésállóságot. Például, ha a 3D-nyomtatott alumínium-oxid elektronikus hordozót nem lágyítják, a fémbevonat 12%-kal válik le, és a szigetelési ellenállás ± 15%-kal változik.
Élettartam-csökkenés: A feszültség-szuperpozíció felgyorsítja a kifáradási repedések terjedését ciklikus terhelés esetén, 50-70%-kal csökkentve a forma élettartamát. Például 100 000 terhelési ciklus után a nem lágyított 3D nyomtatott formaacél repedésterjedési sebessége háromszor gyorsabb, mint a lágyított részeké.
2, A stresszoldás szükségessége: bizonyítás az elmélettől a gyakorlatig
1. Elméleti alapok: A stresszoldás és a jobb teljesítmény közötti kapcsolat
A termodinamikai vagy mechanikai műveleteket a feszültségmentesítő kezelésben alkalmazzák az atomok mozgatására az anyag belsejében, csökkentik a diszlokáció sűrűségét és megszabadulnak a feszültségtől. A legfontosabb dolog ezzel kapcsolatban:
Mikrostruktúra javítása: Az izzítási eljárás lezárhatja a mikrorepedéseket (hossz<50 μm) that form during sintering, which makes the material 2% to 3% denser. For instance, after annealing at 1150 °C, the microcrack closure rate of 3D printed zirconia parts goes from 90% to 420MPa, and the bending strength goes from 350MPa to 420MPa.
A méretstabilitás javítása: A feszültség feloldásakor fellépő szerény mértékű képlékeny alakváltozás (általában kevesebb, mint 0,5%) megakadályozhatja a hirtelen torzulást az elem ismételt használatánál. Például a cirkónium-oxid fogászati ​​implantátumok méretpontossága ± 80 μm-ről ± 30 μm-re nőtt a lágyítás után, ami megfelel az ISO 13356 orvosi szabványnak.
A megmunkálási teljesítmény javítása a felületi keménység és a maradék húzófeszültség csökkentését, valamint a vibráció és a szerszámkopás csökkentését jelenti a vágási folyamat során. Például köszörülést követően a szerszámacél 260–315 fokban -mentesül a feszültségtől, ami 40-65%-kal csökkenti a felületi feszültséget, és megkétszerezi a szerszám élettartamát.
2. Valós-példa: sikeres modell az üzleti életben való használatra
Egy orvosi cég 3D-nyomtatott cirkónium implantátumokat készít a kerámiaformák területén az "UV-re keményedő fröccsöntés → zsírtalanítás → szinterezés → hőkezelés (1150 fokos szigetelés 3 órán keresztül, felmelegítés 5 fok/h, hűtés 5 fok /h)" technikával. A repedési arány 18%-ról 3%-ra csökkent, a kifáradási ellenállás 25%-kal nőtt, a kötegelt áthaladási arány pedig 75%-ról 96%-ra nőtt.
Egy elektronikai cég 3D nyomtatott alumínium-oxid elektronikus szubsztrátumokat készített a fémformák területén "szinterezéssel, majd lágyítással (1300 fokon tartás 4 órán át, melegítés 10 fok/óra, hűtés 10 fok / óra)." A fémbevonat leválási aránya 2%-ra, a szigetelési ellenállás változása pedig ± 5%-ra csökkent, ami megfelel a magas stabilitási szabványoknak.
Bonyolult szerkezetű forma: A nem szabályos alkatrészeknél porózus támasztékokat, fokozatos melegítést (600 fokos szigetelés 1 órán át, 750 fokos szigetelést 2 órán át) és gradiens hűtést (5-10 fok/óra) alkalmaznak az egyenletes feszültségoldás és a helyi túlmelegedés miatti repedés megakadályozása érdekében.
3, A módszer kiválasztása és a paraméterek optimalizálása a stresszkezelési folyamat része.
1. Hőkezelési módszer: primer folyamatok precíz kezelése
Izzítás a stressz enyhítésére: Melegítse a formát Ac ₁ alá (például 500-650 fokra), és tartsa ott 2-4 órán keresztül. Ezután hagyjuk lassan kihűlni. Működik acélformákkal, alumíniumötvözet öntőformákkal és még sok mással, és a maradék feszültség több mint 80%-ától képes megszabadulni.
Időkezelés: Természetes öregítéssel (szobahőmérsékletű tárolás) vagy mesterséges öregítéssel (100-200 fokos szigetelés) ösztönözze a természetes feszültségleadást, ami a nagyon nagy pontosságot igénylő optikai formákhoz a legjobb.
Az izzítási folyamat javítása: Változtassa meg a hőmérsékleti görbét az anyag minősége alapján. Például a cirkónium-oxid formák izzítási folyamatának hőmérsékletét 1100 és 1200 fok között kell tartani (ez alacsonyabb, mint a 300{6}}400 fokos szinterezési hőmérséklet). A fűtési sebesség 5-10 fok/h (vékonyfalú alkatrészeknél 3 fok/h-ra csökkenthető), a szigetelési idő 2-3 óra legyen.
Rezgés általi öregedés: Jó nagy formákhoz vagy olyan helyzetekhez, ahol a felmelegítés nem lehetséges, mert mechanikai vibrációt (15-100 Hz) használ az anyag belső feszültségének enyhítésére. Például egy autóformákat gyártó cég 60%-kal csökkenti a formadeformációt vibrációs öregedési terápia alkalmazása után.
Kezelés sörétezéssel: Ha a felületet nagy sebességű-fémrészecskékkel ütik meg, nyomófeszültség-réteg keletkezik (0,1–0,5 mm mély), amely hosszabb ideig tart. Alkalmas olyan formákhoz, amelyek felületén koncentrált feszültség van, ideértve a prés-öntőformákat és a kovácsolóformákat.
3. Összetett folyamat: Hatékonyság javítása különböző technológiai tervekkel való együttműködés révén
Hőkezelés és mechanikai kezelés: Először használjon izzítást, hogy megszabaduljon az összes feszültségtől, majd használja a sörétezést, hogy erősebbé tegye a felületet. Például egy bizonyos repülőgépgyártó cég alkalmazta a "hevítés (650 fokos szigetelés 2 órán keresztül) + szemcseszórás (Al2O3 részecskék, nyomás 0,3 MPa)" eljárást, amely háromszor hosszabb ideig bírta a formát.
Intelligens lágyítási technológia: Egy mesterséges intelligencia rendszer valós időben állítja be a hőmérsékleti görbét, hogy megoldja a bonyolult szerkezeti formák egyenetlen izzításának problémáját. Például egy bizonyos kutatócsoport kifejlesztett egy intelligens lágyítási módszert, amely 70%-ról 92%-ra tudja emelni a szabálytalan részek feszültségcsökkentési arányát.