Miért határozza meg az utófeldolgozás{0}} a fém 3D nyomtatott alkatrészek végső minőségét?

1. Kohászati ​​hibák javítása: a "laza és porózus"-tól a "sűrű és hibátlan"-ig
A fém 3D-nyomtatásnak apró hibái vannak, mert gyorsan megolvad és megszilárdul.

Porozitási probléma: Az SLM (Selective Laser Melting) eljárás során mikropórusok képződhetnek az alkatrész belsejében, ha a por nem olvad meg teljesen, vagy a gáz beszorul. Ez akkor fordulhat elő, ha a porozitás 0,5% és 1% között van. Ezek a pórusok lesznek az első hely, ahol a kifáradás okozta repedések keletkeznek, ami miatt az alkatrészek törése sokkal kevésbé lesz nehéz. Például egy adott repülőgép-hajtómű turbinalapátjainak átlagos törési élettartama csak 13 óra 650 fokos és 690 MPa nyomáson, ha nincsenek utókezelésben{8}}. A forró izosztatikus préselés (HIP) kezelés után azonban a törési élettartam 131 órára javult, ami megfelelt a tervezési követelményeknek.
Maradék feszültség szabályozása: Az anyag egyenetlen hűtése a nyomtatás során maradék feszültséget okozhat az alkatrész belsejében, ami meggörbülhet, eltörhet, vagy az egyenletes nem illeszkedik egymáshoz. Például a Ti6Al4V titánötvözet maradékfeszültsége nagyobb lehet, mint a folyáshatár a sarkoknál. Ha nem lágyítják, akkor az "élrobbanás" jelenség valószínűleg a későbbi megmunkálás során következik be; A 800-900 fokos izzítás jelentősen javítja a feldolgozási stabilitást.
Az utófeldolgozás{0}}fontos lépései:

Melegizosztatikus préselés (HIP): Amikor az anyagokat nagyon magas hőmérsékletre (általában 900 és 1200 fok között) és nagyon magas nyomásra (100 és 200 MPa) hevítik, a belső lyukak bezáródnak, ami majdnem kétszer sűrűbbé teszi őket.
Lágyítás a feszültség enyhítésére: A tartási ciklusok lassú melegítésével és hűtésével a visszamaradó feszültségeket kivezetik, hogy a méretek stabilabbak legyenek. Például 300 fokos felmelegítés után az AlSi10Mg alumíniumötvözet alkatrészekben a maradék feszültség 80%-kal csökken, és a deformáció 0,1 mm-en belül marad.
2. A teljesítmény javítása: "Anizotrópia" helyett "Omnidirectional Balance"
A fém 3D nyomtatás rétegközi halmozási tulajdonságai miatt a mechanikai tulajdonságai különböző irányokban eltérőek (anizotrópia). Az utófeldolgozás{2}} a szövet szabályozásával egyensúlyba hozhatja a teljesítményt:

Szemcsefinomítás: Az anyag rugalmasságát és szívósságát csökkenthetik a durva oszlopos kristályok, amelyek akkor képződnek, amikor az anyag a nyomtatás után gyorsan lehűl. A szemek finomítása és az erősítő fázisok kicsapódása felgyorsítható oldatos kezeléssel (pl. Inconel 718 magas hőmérsékletű ötvözet 1080 fokos oldatos kezelése) és öregítéssel (550 fokon 8 órán át érlelve). Ez 1300 MPa fölé emelheti a szakítószilárdságot.
Keménységnövelés: A kioltási folyamat gyorsan lehűti az anyagot, így martenzites szerkezet jön létre, ami sokkal keményebbé teszi a felületet. Az 1050 fokos kioltás után a 316 literes rozsdamentes acél alkatrészek keménysége 180 HV-ról 350 HV-ra megy, és az alkatrészek háromszor jobban ellenállnak a kopásnak.
Az utófeldolgozás{0}}fontos lépései:

Hőkezelési csomag: Egyedi „hevítés+oldat+öregedés” módszer minden anyaghoz, például „800 fokos izzítás+550 fokos öregítés” a Ti6Al4V esetében, amely egyszerre javítja a szilárdságot és a szívósságot.
Az alkatrész felületének kémiai melegítésével, például nitridálással és karburizálással kemény bevonat keletkezik, amely ellenállóbbá teszi a kopással szemben. A nitridálás után a hajtóműalkatrészek felületi keménysége meghaladhatja a 600 HV-ot, és az alkatrészek ötször tovább tarthatnak.
3, A méretpontosság szabályozása: a "kiterjedt fröccsöntéstől" a "precíziós összeszerelésig"
A legtöbb fém 3D nyomtatott termék méretpontossága eleinte ± 0,1 mm, ami megnehezíti a precíziós összeszerelés igényeinek kielégítését. A megmunkálás azonban mikrométeres pontossággal-teheti az utófeldolgozást.

Kritikus méretek korrekciója: CNC megmunkálást kell alkalmazni a tűrések kezelésére azokban a pozíciókban, amelyek magukban foglalják a tömítést, csatlakozást és mozgatási párokat. Például egy hidraulikus szeleptest-alkatrész illeszkedő felületét öt tengelyen kell megmunkálni, hogy a méretpontosság ± 0,05 mm-ről ± 0,01 mm-re javuljon.
Tartószerkezet levétele: A nyomtatás során felhelyezett tartószerkezet bizonyos nyomokat hagy maga után, amelyeket elektrolitikus megmunkálással vagy lézervágással gondosan el kell törölni, hogy a fő szerkezet ne sérüljön meg.
A feldolgozás fontos módjai a következők után:

Precíziós megmunkálás: ultra{0}}precíziós köszörülés, elektromos kisülési megmunkálás (EDM) és egyéb módszerek alkalmazása az IT5-től IT7-ig terjedő pontossági szintek eléréséhez.
Dolgok keresése és javítása az interneten: A koordinátamérő gép (CMM) valós idejű adatokat ad a méretbeli eltérésekről, így a feldolgozási paraméterek módosíthatók és a kötegelt gyártás következetes lehet.
4. Jobb felületminőség: a "durva rétegezéstől" a "tükör{1}}simaságig"
A fém 3D nyomtatás felületi érdessége (Ra) általában 8 és 12 μm között van, ami lényegesen magasabb, mint a hagyományos megmunkálás 0,8-3,2 μm. Az utófeldolgozással a felület simává tehető mind fizikai, mind kémiai módszerekkel:

Funkcionális követelmények vezérlik: Az orvostechnikai eszközök ágazatában a felületi érdesség Ra alatt kell maradnia<0.8 μ m to keep germs from sticking; in the field of optics, surface roughness must be below Ra<0.1 μ m to meet the need for transmittance.
Korrózióvédelem: A durva felületeken a korrozív anyagok gyorsabban bejuthatnak, ezért polírozni vagy galvanizálni kell, hogy vastag védőbevonatot kapjanak. Például az elektrolitikus polírozást követően a tengerészeti mérnöki alkatrészek 24 óra helyett 500 órán keresztül ellenállnak a sópermetű korróziónak.
Fontos utó{0}}feldolgozási módszerek:

Mechanikai polírozás: Az Ra értéket 0,4 μm alá csökkentik olyan módszerekkel, mint a homokszalagos csiszolás és a magneto-reológiai polírozás.
A kémiai bevonat vagy galvanizálás fémrétegeket, például nikkelt és krómot ad a tárgyak felületéhez, hogy jobban nézzenek ki, és megóvják őket a rozsdától. Például kémiai nikkelezés után egy bizonyos autódísz fénye több mint 90%.