Büyük Katkı İmalat Parçalarda Savaş ve Yıkım
Madde üretiminde (AM), büyük parçalar – en az bir boyutta birkaç yüz milimetreyi aşıyor - benzersiz bir işlem sonrası zorlukları temsil ediyor. Savaş, amaçlanan düzlük veya eğrilikten sapma olarak tanımlanıyor ve bu fenomenler geometride daha geniş bir değişim, özellikle de katlanarak, özellikle de önemli ölçüde termal parçalarda kalıcı olarak ortaya çıkan önemli ölçüde değişebilir.
Havacılık, otomotiv, araç veya enerji uygulamaları için büyük AM parçaları üretmek isteyen üreticiler için, küçük savaş sayfaları bile reddedilmeye veya hizmette başarısız olmaya yol açabilir. Bu, post-processing a critical skills. birçok strateji baskı aşamasında uygulanırken, tıbbi ve mühendislik uygulamalarından vazgeçilebilir teknikler sunar.
Savaş ve İmkansızlık Nedenleri
Savaş en aza indirmek için, ilk önce sürücüleri anlamalıdır. birincil nedeni, [FONTT:0)Etik sözleşme[Dönetici: 1 ) Soğutma sırasında molten veya yarı-molten bir durumda, yeni tabakalarda sağlam ve soğuk bir stres oluşturur. Ancak, altta yatan materyal zaten serinlenir ve daha sertleşir, bu yüzden işlem sırasındaki bozulmalar ısıtılır.
Diğer katkıda bulunan faktörler şunlardır: [[0)-uyform soğutma oranları[DÜT:1) (örneğin, ince bölümlerden daha kalın bölümler), [[Dönemli sistemler[Döneticiler[Döneticiler)[Döneticilerdeki baskılar, baskılar, baskılar sırasında) veya baskı altında yer alan baskılar için, yüksek parçalarda yer alan baskılar için.
Parçacık difraksiyonu, delik delmesi veya kontraseptif yöntemi gibi mükemmel stres ölçüm teknikleri genellikle büyük AM parçalarında stresleri ölçmek için kullanılır.Bu veriler simülasyonları ve rafineri proses parametrelerini doğrulamaya yardımcı olur.Profesyonel bir kağıt:0)Mukherjee et al.
Pre-Processing Strategies: Distortion Control için Tasarım
Savaşa karşı savaş, ilk katmandan önce uzun süre başlıyor.ETHFLT:0) Madde üretimi için Tasarım (DFAM)) termal ve mekanik davranışlar için dikkate almalıdır.
- [FONT:0)Parti yönlendirmesi:[Dönetici:0) Uzun, ince özellikler dikey veya açılardan gelen tabakaların sayısını aşırı azaltabilir, ancak aynı zamanda büyük termal gradientler oluşturabilir. Simülasyon araçları en iyi şekilde bozulmayı belirlemeye yardımcı olabilir.
- [FONT:0)Depresif yapı optimizasyonu:[Döneticileri) Destekler, Strano et al. (2016)[Dönemli parçalar için ısı bataklığı ve mekanik kısıtlamalar olarak hareket ederler.Büyük parçalar için, aynı anda lattice kalıpları veya kırılmış ipuçları ile kullanılabilir.
- [FONT:0)Wall kalınlığı ve özellikleri dengeleme:[Dönder:) Sert bölümlere giden bir geçişten kaçının.Süreçleri ve kasetleri soğutma oranlarına eşitlemeli geçişler kullanın. Ekle kaburgalar veya sertleştirme geometrisi aynı zamanda şekli korumaya yardımcı olabilir.
- [FONT:0) Stresli-relief özellikleri:[Dönetici: 1) Depolamak için kullanılan paketler, köprüler veya uyumluluk özellikleri, daha sonra kaldırılabilir olan sözleşme kuvvetlerini kalıcı bir bozmadan karşılamanıza izin verir.
Bilgisayar destekli mühendislik (CAE) tüm inşa ve post-işlem sırasını simüle eden araçlar, savaşmayı öngörmek için giderek daha fazla kullanılır. Bu araçlar giriş materyali özellikleri, parametreleri inşa etmek ve test etmek için tasarım. İmalatçılar daha sonra orijinal CAD modelini önceden ayarlayarak değiştirebilir, bu yüzden bu “kompanzelik” tekniği büyük parçalar için güçlüdür, ancak doğru simülasyon gerektirir.
Baskı sırasında
Posta işlemesi, doğrudan işlem sonrası bozulmayı etkileyen kararların odak noktası olsa da, büyük parçalar için dikkate alın:
Build Plate Pre ısıtma
Malzeme cam geçişi veya daha düşük rekreasyon sıcaklığının yakınında bir ısıya kadar inşa plakayı ısıtmak ilk katmanlar ve plaka arasında ısıtın. Birçok endüstriyel AM sistemleri ısıtmalı odalar sunar; polimerler için, 80-150°C ısıtılmış bir oda, metaller için, toz yatağı ön ısıtma yaygındır.
Katman Zamanı ve Interkat Cool Time
Büyük bölümlerde, uzun tabaka süreleri, daha önce depolanmış tabakaların bir sonraki katmandan önce serin bir şekilde soğutulmasına neden oluyor, en az tabaka zaman parametresi kullanarak veya inşa alanı işgal etmek için “dummy” parçaları kullanarak, termal tarihi daha üniforma tutabilir. Bazı malzemelerde, kısa bir iç içe geçirme (örneğin, 10-30 saniye) zirve stresleri azaltmaya yardımcı oluyor.
Ölçeği ve Yoğunluğu
Polimer için büyük katkı maddeleri üretimi (örneğin, BAAM, LSAM), dolum kalıbı bir rol oynayabilir. Bir ağ veya triangular infill stres daha fazla retilinear deseni dağıtabilir.
In-Situ İzleme
Ahşap kameralar ve deformasyon ölçümleri inşa plakaya veya parçaya yerleştirilen ölçümler gerçek zamanlı geri bildirim sağlayabilir.Eğer savaş sırasında tespit edilirse, parametreler ayarlanabilir (örneğin, artan yatak sıcaklığı, besleme oranını azaltır) daha fazla sapmayı azaltmak için. Gerçek zamanlı düzeltme aktif bir araştırma alanıdır; incelemeyi sağlandığındaFLT:0).Wang et al. (2020)
Savaşa Minik Teknikler
Yapı tamamlandığında, dikkatli bir post-işlem önemlidir. Aşağıdaki adımlar kontrollü bir iş akışına entegre edilmelidir.
Bir Post-Processing Chamber'de Kontrol Edildi
Hemen baskıdan sonra, parça ve plakanın kontrollü bir ortamda serin olmasına izin verilmelidir. Polimerler için, ikinci bir odada parça bırakarak ve mekanik olarak ısı şokunu azaltana kadar 15°C'de ısıtın. Metaller için, deneme sonrası soğutma standarttır.
Stresli Yardım Anne
Stresli rahatlama, 1-4 saat boyunca çelikler için en etkili işlem aşamasıdır, yavaş soğutma ile stresin azaltılması için en etkili adımdır. Metalik parçalar için, cam geçiş sıcaklığının altında 1020°C'de eklenme süresi (örneğin, PLA için 80 °C, 160°C for PEEK) birkaç saat boyunca iç stresler için, bir kısmını geri yükleme işlemi sırasında hala en iyi şekilde yapılır.
Minimal Force ile birlikte kurtarma
Büyük parçalar genellikle geniş bir destek vardır. Aggressive kaldırma - şık chisels, çekiçler veya yüksek basınçlı su jetleri - yeni stresleri tanıtabilir. Bunun yerine, temassız yöntemleri kullanın: metaller için tel EDM'yi desteklemek için; polimerler için, çözünmüş destekle veya düşük kuvvet pliers kullanın.Eğer termal stresin kaldırılması planlanansa, streslerin hala kısıtlanmasına izin vermeden önce yapılmalıdır.
İşgücü için Düzeltme ve Hazırlama
Büyük AM parçaları işlemekte olduğunda, kuvvetler yeni bir bozulmayı önlemek için dağıtılmalıdır. yumuşak çeneler, vakum kıkırıkları kullanın veya birden çok noktada parçayı destekleyen özel fikstürler için, birçok kurulumda işlemeye karar verir, stres yardımı adımları arasında değişiklik yapılabilir. İyi tasarlanmış bir zincir sadece parçaya güvenli bir şekilde uymamalıdır, aynı zamanda son kesintilere önce doğal stres durumuna izin verir.
Post-Process Hot Isostatik Pressing (HIP)
Kritik metal bileşenler için HIP iç reflektüleri ortadan kaldırır ve aynı anda kalıcı stresi azaltır. yüksek sıcaklıkta HIP ve isostatik baskı küçük bozulmayı düzeltebilir, ancak genellikle havacılık veya tıbbi parçalar için rezerve edilebilir. birincil bir bozulma değildir, ancak konsolid materyali ve yakın-net şekli teslim edebilir.
Malzeme-Specificceptations
AM materyallerin farklı sınıfları farklı savaş davranışları sunar.
- [FONT:0)Polymers (PLA, ABS, Naylon, PEEK): [Dönemli polimerler PEEK gibi yarı iletken polimerler kristalizasyon sırasında önemli ölçüde küçültülüyor. Yavaş sıcaklıklar ve eksel olarak, ABS, PP, PEEK gibi morfiyonlar kritiktir; ısıtmalı bir oda ve uygun yatak külotları parlar.
- [0]CHNT alaşımları (AlSi10Mg, Scalmalloy): [Dönetici: 1) Alüminyum yüksek ısı iletkenliği sağlar, bu da ısı kesicilerini azaltır, ancak aynı zamanda ısı kesintilerini hızla azaltır, 300 °C'de oturma stresi yaygındır.
- [FONT:0)Titanium alaşımları (Ti-6Al-4V): [Dönetici: 1) Yüksek güç ve düşük termal iletkenlik, yüksek ısı gradientlere ve yüksek oturma streslerine yol açıyor. Post-build vakum stresinin 650-730°C'de temizlenmesi standarttır.
- [FONT:0)Çelik alaşımlar (316L, 17-4PH, H13): [Döneticiler, özellikle araç çelikleri, faz dönüşüm streslerine eğilimlidir.H13'te soğutma sırasındaki Martensitik dönüşüm önemli bir bozulmaya neden olabilir. Sub-zero tedaviler ve çoklu likit döngüsü stabil boyutlara yardımcı olur.
Malzeme üreticileri önerilen parametreleri ve post-işlem döngüleri ile veri tablolarını sağlar. Örneğin, [[0)EOS'un malzeme rehberi) birçok alaşımları için özel ısı tedavi programları sunar.
Ölçme ve Teftiş Stratejileri
Savaş ve bozulmanın kontrol altında olduğunu doğrulamak için, denetimin posta işleme akışına entegre edilmesi gerekir. Ortak yöntemler şunları içerir:
- [FONT:0)Koordinasyon Makineleri (CMM): [Dönetici: 1) Yüksek hacimli kontroller için kritik barajlarda.
- [FONT:0]Structured ışık tarama veya CT tarama: Full-field sapma analizi hızla savaşmış alanları ortaya çıkarır. manuel ölçüm pratik yapmak için özellikle kullanışlıdır.
- [FONT:0]Dial göstergeler ve sular: Basit ama destek geri yükleme veya ısı tedavisi gibi işlem sonrası adımları sırasında izleme hareketi için etkili.
İşlem sonrası ölçüm sırasında (örneğin, ekleme ve son işlemeden önce) bueratif düzeltmeye izin verir.Eğer savaş kesintisi toleransı aşsa, ek stres yardımı veya eksleme gerekebilir. A feedback loop –measure, adapt-değer büyük parçalar için standart uygulama.
Vaka Çalışması: Büyük Bir Havacılıkta Depresyon Redcket
Bir uçak motoru için 600 mm uzunluğunda Ti-6Al-4V para kazanarak 2,5 mm savaş çıkarmadan sonra, aşağıdaki değişiklikleri uygulayarak 0.5 mm toleransı aştılar, savaşları 0.3 mm'ye düşürdüler:
- Simülasyon tabanlı ön-formasyon: CAD, savaş yönünde 1.8 mm dengeleme ile değiştirildi.
- Preoteed, plakayı 200°C'ye kadar inşa etti ve plakadan ayrılmadan önce 700 °C'de 4 saatlik bir stres rahatlamasını kullandı.
- Tasarlanmış ağaç gibi, katılığı korumak için ısı geçişi azaltmak için optimize edilmiş temas noktaları ile desteklenir.
- Son işlem sırasında 12 ayarlanabilir fikre sahip özel bir fikstür, kaba ve bitiş kesintileri arasında stres yardımı ile kullanılır.
Bu iteratif yaklaşım, simülasyon, termal yönetim ve mekanik kısıtlamalar, büyük AM parçaları için altın standarttır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Büyük AM bölgelerindeki savaş ve bozulma, tasarım, baskı ve işleme amaçlı bir sistem düzeyinde bir görünüm talep eder. Tüm malzemeler veya geometriler için tek bir düzeltme çalışır; yerine, başarı kontrol edilen soğutma, doğru düzeltme, stres rahatlama ekileme ve dikkatli destek tasarımı. Simülasyonda ve in-situ izleme, tahmin edilebilirliği geliştirmeye devam eder, yeni malzemeler ve işleme teknolojileri (örneğin mikrodalga ekleme veya kesintiye uğrama gibi) daha fazla fırsat sunar.Bu makalede belirtilen stratejileri uygulayın.
Büyük AM bölgelerindeki kalıntı stres azaltımı hakkında daha fazla okuma için, malzeme bilimi ve süreç mühendisliği arasındaki rolü anlamak büyük üretim katkısını sağlamak için anahtardır. (2021)).