Befolyásolja-e a hőkezelés az alkatrészek méretpontosságát?

一, A hőkezelés fő módja megváltoztatja a dolgok méretét
1. A maradékfeszültség és a termikus feszültség elengedése
A fém 3D nyomtatási módszer gyorsan felmelegíti és lehűti az anyagot, ami belső rácstorzulást és maradékfeszültséget okoz. A feszültség enyhítésére a rács relaxációjával a hőkezelés az átkristályosodási hőmérséklet alatti hőmérsékletre való felmelegítés (például a titánötvözet 800 fokon tartása 2 órán keresztül). De a feszültségleadás egyenetlenségei helyi deformációt válthatnak ki. Például, ha a repülőgép hajtóművei turbinalapátjainak tartószerkezetének kialakítása nem megfelelő, a tartóelem hőkezelés utáni eltávolítása helyi feszültségkoncentrációt és lapátél-vetemedést idézhet elő, 0,1–0,3 mm-es deformációval.
2. Fázisváltozás miatti térfogatváltozás
A hőkezelés során az anyagok fázist válthatnak (például martenzites átalakulás), ami miatt térfogatuk növekedhet vagy csökkenhet. Például a nikkel-alapú, magas hőmérsékletű Ez a lézerpor ágyas olvasztással (LPBF) nyomtatott részek térfogatának növekedését és méretváltozást okozhat. A kísérleti adatok azt mutatják, hogy a szabályozott hűtési sebességgel nem rendelkező alkatrészek kritikus mérethibája a hőkezelés után ± 0,05 mm-t is elérhet, túllépve a repülési szabványok által meghatározott határokon.
3. A szemek növekedése és a szövetek homogenitása
A melegítési sebesség és a tartási idő szabályozása a hőkezelés során javíthatja a szövetek egyenletességét és a szemcseméretet. De ha a szemek egyenetlenül nőnek, az különböző helyeken eltérő mértékű zsugorodást okozhat. Például a folytonos szénszál-erősítésű kompozit (CCFRC) 100 fokra melegítése a mátrix kristályosságát 17,42%-ról 22,76%-ra emeli. De ha a szálak nem egyenletesen helyezkednek el, akkor 0,02-0,05 mm-es méretkülönbség keletkezhet, ami megnehezítené a dolgok helyes összeillesztését.
2, Gyakori példa: a hőkezelésnek két hatása van a méretpontosságra
1. Aerospace: a megfelelő egyensúly megtalálása a nagy pontosság és a nagy teljesítmény között
A Boeing LPBF technológiát használva gyárt repülőgépkonzolokat, azonban azokat hőkezelésnek{0}} kell tenni, hogy szakítószilárdságukat 520 MPa-ra növeljék. A hőkezelést követően azonban nehézkessé válik a darabok méreteit stabilan tartani. A pontos vezérlés érdekében tegye a következőket:
Elő-deformációkompenzáció: Használjon fordított pre-deformációt az eredeti modellen, hogy a kompenzált modell közelebb kerüljön az optimális mérethez a hőkezelés után. Ez 66,2%-kal javítja a nyomtatási pontosságot.
Szegmentált fűtés és hűtés: Fázisos fűtési megközelítés (50 fokon tartás 30 percig) és késleltetett hűtés (léghűtés a kemence 200 fokos hűtése után) a hőmérsékleti gradiensek által keltett hőfeszültség csökkentése érdekében, a deformáció ± 0,03 mm-en belül szabályozva.
2. Orvosi implantátumok: a biokompatibilitás és a mérethelyesség kombinációja
Titánötvözet acetabuláris csészék 3D-nyomtatásánál a felület mikroporózus szerkezetének (5-10 μm) nagyon pontosnak kell lennie a méret szempontjából. Egy adott cég precíz vezérlést kap a "feszültségmentesítő lágyítás + savas maratás" kombinált módszerével:
Feszültségcsökkentő lágyítás: Tartsa 650 fokon 2 órán keresztül, hogy megszabaduljon a maradék nyomdai feszültségtől, és kevésbé valószínű, hogy a következő savas maratás során a méretváltozások bekövetkeznek.
Savas maratási kezelés: 10 perces maratáshoz hidrogén-fluorid és salétromsav oldat keverékével homogén mikropórusokat hozzon létre. Ez megakadályozza, hogy a stresszoldás helyi korróziót okozzon. A méretkülönbségeket ± 0,02 mm-en belül kell tartani.
3. Ipari formák: A megfelelő egyensúly megtalálása a költségek és a felhasználás között
A "szilárd oldat+öregedés" eljárással a hőkezelés során egy adott cég keményebbé tette az alumíniumötvözet formákat 120 HB-ra. Azonban kompromisszumot kell találniuk a költségek és a pontosság között:
A költséghatékony módszer az, ha csak homokfúvást (Ra-érték kisebb vagy egyenlő, mint 3,2 μm) az alkatrészeket a tipikus műanyag fröccsöntési igények kielégítése érdekében. Ez 40%-kal csökkenti az egyes darabok költségét, de a méretek nem túl stabilak.
Nagy -teljesítményű megoldás: Növelje a CNC precíziós megmunkálást (Ra-érték 0,8 μm vagy annál kisebb), ami jó olyan szerszámrészeknél, amelyeknek nagyon fényesnek vagy átlátszónak kell lenniük. Ez megháromszorozza a feldolgozási időt, de a méretpontosság ± 0,01 mm lesz.
3, Stratégia a méretpontosság ellenőrzésére: folyamatok javítása és új technológiák kidolgozása
1. Folyamatparaméterek egyeztetése: a hőkezelési és a nyomtatási folyamatok együttműködése
A hőkezelés beállításainak meg kell egyezniük a 3D nyomtatási eljárás beállításaival, például a hőmérséklet és a hűtés sebessége. Ha például Inconel 718 ötvözetet LPBF-fel használva nyomtat, és a nyomtatási réteg vastagsága 0,05 mm, akkor 1150 fokos oldatkezelést és 720 fokos öregítési kezelést kell alkalmaznia, hogy minimalizálja a repedéseket és a méretváltozásokat, amelyek az anyag túl gyorsan lehűlésekor keletkeznek. A tesztek kimutatták, hogy a paraméterek egyeztetésével az alkatrészek háromszor hosszabb élettartamúak lehetnek, és méreteik 50%-kal stabilabbak lehetnek.
2. Intelligens hőkezelési rendszer: valós időben figyeli a dolgokat, és szükség szerint változtat
Az infravörös érzékelők és a hőmérséklet-visszacsatolás szabályozása révén az intelligens hőkezelési rendszer egyenletesebbé teszi a hőteret. A Platinum Technology által készített mesterséges intelligencia rendszer valós időben képes megváltoztatni a lézer teljesítményét és a pásztázási sebességet. Ez megakadályozza, hogy a hőmérséklet túlságosan megváltozzon a titánötvözet konzolok nyomtatása során, és ± 5 fokon belül maradjon. A hőkezelés után a rendszer a méreteltérést is csökkenti ± 0,05 mm-ről ± 0,02 mm-re.
3. A dolgok hőkezelésének új módjai: helyi fűtés és összetett eljárás
Helyi hőkezelés: Indukciós hevítést vagy lézeres helyi hőkezelést alkalmaznak a nagy darabokon, hogy ne deformálódjanak el, ha teljes melegítéskor. A helyi oldatos kezelés révén egy adott légiközlekedési konzol 520 MPa szakítószilárdságot és ± 0,03 mm-nél jobb méretstabilitást ért el.
Kompozit eljárás: hőkezelés és forró izosztatikus préselés (HIP) együttes alkalmazása a belső hibák eltávolítása és a szerkezet javítása érdekében. A GE repülőgépmotorok turbinalapátjainak kifáradási élettartama háromszor hosszabb a HIP kezelés után, és a méretdeformáció 0,05% alatt marad.