Kombinasyon İmalatında Tribolojik Zorluklar ve 3d Baskı Bileşenleri

Kombinasyon Kombinasyonunu Analiz

Tribology, sürtünme bilimi, aşınma ve yağlanma, katkı maddeleri (AM) tarafından üretilen kritik bir faktör hizmete giriş yaptığınızda, 3D baskılı yüzeyler genellikle yüksek kabalık, yönsel mikroyapılar ve iç verandalar sunar. Bu farklılıklar yüksek sürtünmelere yol açabilir, hızlandırılmış katlar hızlar ve erken başarısızlıklar sırasında tasarım ve post-işlemler sırasında ele alınmazsa.

Katman-kat-katılım süreci eşsiz yüzey topografları tanıtmaktadır. Her katman bir adım doku bırakır ve interkatlı bağ gücü nadiren izotropiktir. Sonuç olarak, bir AM bileşeninin tribolojik performansı, katlama, tabaka yüksekliği ve termal tarihe bağlı olarak değişebilir. Örneğin, katlar ile paralel olarak, perpendicular tabakaları ile daha düşük bir sürtünme gösterebilir, ancak her ikisi de aynı malzemeden farklı olacaktır.

İç kusurları, yetersizlik veya kararsız toz parçacıkları stres kesicileri olarak hareket eder ve pislik kaynakları giyebilir.Bu tribolojik zorluklar, üç tane aşındırıcı aşınmaya neden olan sert parçacıkları serbest bırakabilir. Residual Gerginlik stresleri, lazer bazlı süreçlerde yaygın olarak, daha zayıf subsurface bölgelerin teşvik edilmesi, yorgunluk delaminasyonunu teşvik etmek için gereklidir.

Yüzey kabalığı ve Mikroyapı AM Bileşenler

Yüzey Topografi

AM parçalar genellikle yüzey kabalığı (Ra değerleri) 5 ila 30 μm arasında değişen, makineli yüzeyler için 0.1-1.6 μm ile kıyasla.Bu kabalık, dış yüzeye bağlı olmayan parçacıkların yaklaşık olarak 5-10 kat daha yüksek olması ve destek yerlerinin belirlenmesi. Yüksek yüzey kabalığı, dönüşlerde ve yerel stres konsantrasyonlarını artırır.

Yüzey dokusu da yağdırıcı rejimleri etkiler. Sınır veya karışık yağlarda, kaba yüzey vadileri sıkıştırabilir, ancak toplar filme nüfuz edebilir, metal-metal temasa neden olur. Tamamen selatik koşullar, kabalık elastohidrodinamik film kalınlığını azaltır, genellikle onu azaltır.

Mikrostructural Anisotropy ve Defects

Hızlı katılaşma ve ısılı bisiklet AM, iyi vücut parçaları olan mikro yapılar (X, ve metallerde, martensitik veya bainitik aşamalar nedeniyle, mekanik özellikler anlamına gelir - ve bu nedenle vücut inşa etmek için (Z) ve örneğin, sertliği daha zayıf bir şekilde daha düşük olabilir.

Porosity, toz yatak füzyon ve yönlendirilen enerji dekonuşturucunda ortak bir sorun, yük taşıma kapasitesi azaltılır ve döngüsel temas stresi altında çatlakları kırar. Tipik porosity levels range from alperolojik testler, düşük kontrollü koşullardan% 2 oranında, porosity, aşınmayı hızlandıran bir düzene sahip bir boyuta sahiptir.

Friction and Wear Mechanisms in Interpret components

Uyumlu giyim

Hassas aşınma, yumuşak yüzeyle sert veya toz parçacıklarının altında meydana geldiğinde meydana gelir. AM bileşenlerde, unmelted toz parçacıkları (örneğin, Ti6Al4V veya paslanmaz çelik 316L), gevşek olarak bağlı kalabileceği kadar sert bir şekilde monte edilebilir. ek olarak, elektron kirişli yüzeylerde oksitlenmiş yüzeyler sert oksit partikülleri üretebilir.

Yapıştırıcı Giyinme

Yapıştırıcı aşınması, filament imalatı gibi yerel soğuk kaynak tarafından yönlendirilir. daha düşük interkatronik kohesion, katlar arasında malzeme transferine neden olabilir, özellikle de yatak odalarından gelen ve bulamalarda, özellikle de el ele geçirmeden kaçınmak gerekir.

Fatigue Wear (Pitting and Spalling)

Motor veya osilasyon temaslarında, subsurface stres döngüleri, sık sık sık göz veya zayıf iç katmanların ortasında, sonunda materyali dökmeye neden olan ısı tedavilerine paralel olarak, çünkü yaşam boyunca 20-50% daha kısa sürede optimizasyon yapmadan elde edilen parçalar olabilir.

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Birçok AM bileşeni agresif ortamlarda çalışır - havaliman motor bölmeleri, kimyasal işleme veya biyomedikal implantlar. yüksek yüzeyli yüzeyler korozyon oranları arttırır ve farklı aşamalar arasında oluşturulan galvanik hücreler yerel saldırıyı hızlandırabilir. Oxidative aşınmayı her iki yüksek sıcaklıklarda da zorlayın.

Tribolojik Performans için malzeme seçimi AM

Metaller ve Alaşımlar

Ortak AM metalleri titanyum alaşımları (Ti-6Al-4V), paslanmaz çelikler (316L, 17-4PH), araç çelikleri (H13, marting çelik), ve nikel bazlı süperalloylar (Inconel 718, 625). tribolojik davranışları yaygın olarak çalışır.

Polimerler ve Kompozitler

FFF ve seçici lazer sintering (SLS) poliamid (PA), PEEK, PEKK, polikarbonat ve takviyeli filamentler (karbon veya cam dolu) PEEK, yağ olmadan mükemmel aşınma direnci ve düşük sürtünme gösterir, ancak yüksek erime noktası dikkatli işlem kontrolü gerektirir. Glass-full PA12, nemlendirme PA ile kombine edilebilir ve aşınmayı% 60'a kadar azaltır.

Seramikler ve Cermets

Seramiklerin (örneğin, bir ışık, zirkonia) ve cermetler (WC-Co) ilerlemeye karşı, ancak mevcut tribolojik uygulamalarla sertleşme ve çatlaklarla mücadele etmek için ön ısıtma gerektirir. Lazer tabanlı yöntemler, baskılı, seramikler yüksek sert ve kimyasal direnç sunar ve onları giymek için uygun hale getirir.

Mitigate Tribological Challenges'a Stratejiler

Yüzey Tedavisi ve Kaplamalar

Postprocessing, tribolojik hizmet için tasarlanmış birçok AM bileşeni için gereklidir. Common teknikleri şunları içerir:

⁇ ⁇ ⁇

Proper yağ sık sık en basit müdahaledir. AM bileşenler için, yüksek yüzey kabalığı sürekli bir yağ filminin oluşumunda engellenebilir veya aşırı basınç (EP) katkı sağlar. Katı yağlar için, grafik veya MoS2 gibi, yüzeyde gömülü olabilir veya bağlanmış bir film olarak uygulanabilir.In polimer AM, kendini dolu filamentler gibi malzemeler tamamen dış yağlayıcılar için gerekli olan gereksinimi ortadan kaldırır.

Tribology için Tasarım Optimizasyonu

Tasarım aşamasında erken tribolojik düşünmenin oluşturulması önemli faydalar sağlar. Anahtar tasarım stratejileri şunları içerir:

Süreç Para Kontrol Kontrolü

İşleme parametreleri dramatik olarak son yüzeyi ve subsurface kalitesini etkiler. Lazer toz yatak füzyon için, tabaka yüksekliği azaltır (örneğin, 60 ila 30 μm) yüzeysel kabalığı% 40'a kadar azaltır. Optimizing lazer gücü, tarama hızı ve ısıtımı azaltımı, ve retorik stresleri azaltır.

Uygulama-Alıştırma-

Havacılık Uzay Uzay Uzay Uzay

Uçak motorlarında ve iniş dişlileri yüksek yükler, yüksek sıcaklıklar ve agresif ortamlar deneyimliyor. Örneğin, AM yakıt nozulları erozyona ve oksidasyona karşı direnmelidir.Niyangs gibi kaplamalar teknolojik olarak yüksek çözünürlükte ısıtılır (TBCs) sık sık sık sık ısıtılır. Katı güvenlik gereksinimleri ayrıntılı tribolojik test - yorgunluk ve yüksek sıcaklık kayma testleri - sertifikasyondan önce.

Otomotiv Otomotiv Otomotiv Otomotiv

Robotiklerin prototiplenmesi, yatakları ve AM kullanan fren bileşenleri artık yaygındır. Üretim parçaları için tribolojik performans, geleneksel döküm/makul parçalarına uymalı veya en iyi şekilde entegre edilebilir parçalara sahip olmalıdır.En iyi şekilde performansları azaltır.In polimer AM, örneğin PA12 dişlileri düşük ücretli uygulamalar için, aşınma hayatı sürtünmeli ısı toplama oranları ile karşılaştırılabilir.

Biomedical

Özel implantlar (hip, diz, diş) AM'nin nedenli yırtılmadan veya acetabular lineerleri kullanmaya teşvik eden göz ardı etme yeteneğinden yararlanın (UHMWPE-graphene) aşınma oranlarının altındayken yüzey kabalığı azaltır.

Alet ve Endüstriyel Ekipman

Enjeksiyon kalıbındaki AM uygun soğutma kanalları termal yönetimi geliştirir, ancak kalıp yüzeyi genellikle plastik yemstocks'tan aşınmaya acı çeker. Sert kaplamalar veya nitrikler, araç ömrünü uzatmaya uygulanır.Suçlama araçları için dayanıklı eklemeler WC-Co veya cermetlerden yazdırılabilir.

Future Path and Ongoing Research

Tribolojinin katkı üretimi alanı hızla gelişmektedir. Çeşitli umut verici araştırma, geleneksel olarak üretilen parçalarla performans boşluğu kapatmayı amaçlamaktadır:

Tribologlar ve katkılı imalat mühendisleri arasındaki işbirliği çabaları, test yöntemlerini standartlaştırmak ve tasarım kılavuzları geliştirmek için gereklidir. Teknoloji olgunları olarak, tribolojik zorluklar kabul etmek için bir engel haline gelecektir. Zaten, yüksek değerli bileşenler havacılık yatakları ve diş protezleri gibi başarıyla üretilen tribolojik performansla birlikte üretilmektedir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Katkıda bulunan Tribolojik sorunlar çok yönlü, doğal olarak kaba yüzeylerden, anisotropik mikroyapılar ve iç kusurların yerleşik bileşenler olarak incelenmesi.Debrasive, yapıştırıcı, yorgunluk ve korrosive – zorlanmış performans ve sınırlı operasyonel yaşam için. Ancak, dikkatli malzeme seçimi, optimize edilmiş süreç parametreleri, yüzey tedavileri, yağlama ve tasarım stratejileri, bu zorluklar sistematik olarak azaltılabilir. Araştırmanın genişleyen vücutları pratik çözümler sunmaya devam eder.