1, A pórusproblémák okai és eredményei
A fém 3D nyomtatott alkatrészek egyik leggyakrabban előforduló hibája, a pórusok nagymértékben befolyásolják a repülőgép-alkatrészek mechanikai jellemzőit. A pórusok bonyolultan alakulnak ki, többnyire a nyersanyagokhoz és a lézeraktivitás által előállítottakhoz kötődnek.
A nyersanyagok általában pórusokat tartalmaznak a fémporokban rekedt gázokból és a gépek védő környezetéből. A fémpor gyorsan megolvad és megszilárdul a fém 3D-nyomtatása során, és az olvadéktározó erős ingadozása miatt előfordulhat, hogy a gáz nem távozik el teljesen, így pórusok keletkeznek. Általában gömb vagy ellipszis alakúak, ezek a lyukak jelentősen befolyásolják az alkatrész mechanikai jellemzőit a méret, mennyiség, forma és tájolás révén.
A lézerhatás által létrehozott pórusok szorosan összefüggenek a folyamat paramétereivel. Ha a bemeneti energia túl nagy vagy túl kicsi a lézeres szinterezési folyamat során, pórusok keletkezhetnek. A folyékony fém a megolvadatlan fémporra fröccsen, ha az energia túl magas, fröccsenést és pórusokat hozva létre; Ha az energia túl alacsony, a fémpor nem olvad meg teljesen, ezért nem megfelelő rétegközi kötés és pórusok keletkeznek.
A repülőgép-alkatrészek kifáradási élettartama és szakítószilárdsága nagymértékben csökkenthető a pórusok segítségével. Különösen a felülettel kapcsolatos pórusok{1}}nagyon befolyásolják az előállított komponensek kifáradási teljesítményét. Továbbá a komponensek mikroszerkezetét és mechanikai tulajdonságait befolyásolhatják a pórusok, így az egyenetlen anyagtulajdonságok révén befolyásolják az alkatrészek általános teljesítményét.
2. A repedési problémák okai és következményei
A fém 3D nyomtatási folyamat másik tipikus hibája a repedések, amelyek súlyosan veszélyeztetik a repülőgép-alkatrészek megbízhatóságát és biztonságát. A hőmérséklet-eloszlás, a maradék feszültség és a nem megfelelő fúzió mind hatással van a repedések kialakulására.
Az olvadt medence és a megszilárdult fém közötti jelentős hőmérséklet-különbség a fém 3D-nyomtatása során jelentős torzulást okoz az olvadékban. Ám a folyadék alacsony folyékonysága miatt nem tudja ellensúlyozni az olvadt medence okozta torzulást, ezért szilárduló repedések keletkeznek. Ezenkívül a cseppfolyósítási tartományhoz, a szemcseszerkezethez, a hőnyúláshoz, a fémzsugorodáshoz és a bezáráshoz kapcsolódóan egyes olvadási zónák cseppfolyósodási töréseket is mutathatnak.
A repülőgép-alkatrészek szilárdságát és tartósságát nagyban megváltoztathatja a repedések megléte. Különösen ciklikus terhelés esetén, ahol a repedések szétterjednek, és végül alkatrésztörést okoznak, a repedések a fáradásos meghibásodások egyik fő oka. Továbbá az alkatrészek feszültségeloszlását befolyásolhatják a repedések, amelyek feszültségkoncentrációt és gyors alkatrészfáradást eredményeznek.
3. Válaszstratégia
A következő technikák segítenek megoldani a fém 3D nyomtatás porozitási és repedési problémáit:
A folyamatparaméterek maximalizálása: Hatékonyan szabályozható a pórusok és repedések képződése a folyamatparaméterek, például a lézerteljesítmény, a pásztázási sebesség és a porréteg vastagságának változtatásával. A megfelelő folyamatparaméterek biztosítják a fémpor megfelelő olvadását és megszilárdulását, ezáltal megakadályozzák a repedések és pórusok kialakulását.
A prémium fémporok kiválasztása a nyersanyagok porozitásának és szennyeződéseinek csökkentése érdekében javítja az alkatrészek minőségét. A fémpor elő-kezelése-, mint például a szárítás és a szitálás- is elősegítheti a por folyósabbá és homogénebbé válását, ezáltal csökkentve a pórusok képződését.
Utókezelési folyamat-: A pórusok és a repedések mérete tovább csökkenthető utókezelési-eljárásokkal, beleértve a mechanikai feldolgozást, hőkezelést és polírozást. Különösen a forró izosztatikus préselés (HIP) kezelés jelentősen csökkentheti a belső hibákat és javíthatja az anyagfáradási teljesítményt.
A hordozó előmelegítési és hűtési sebességének szabályozása: A végtermék hibatartalmát befolyásolja továbbá a hordozó előmelegítése a teljes nyomtatási folyamat során, meghatározott hőmérsékleten tartása, valamint a megfelelő hűtési ütem tartása. Az aljzat előmelegítése a visszamaradó feszültségek és ezáltal a hőmérsékleti gradiensek csökkentésével segíthet megelőzni a repedések kialakulását.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html